Эксплуатация многозвенных автопоездов затрагивает большинство важнейших вопросов не только автотранспорта, но также логистики и национальной транспортной системы в целом, с учетом максимально простого международного взаимодействия. Тема очень большая, поэтому обозначу только основные моменты.

Почему скандинавские решения наиболее близки России

Многозвенные автопоезда транспортируют грузы на всех континентах. Наиболее известные страны использования road train (дорожных автопоездов) — Австралия, США, Канада, Швеция, Финляндия и Нидерланды. Швеция и Финляндия максимально близки к России типами подвижного состава, которые уже находятся в эксплуатации, сертификацией, климатом, сухопутными границами с ЕС и передовым опытом использования МАП.

Швеция и Финляндия максимально близки к России по опыту использования многозвенных автопоездов

Внедрение концепции многозвенных автопоездов в Швеции и Финляндии в середине 1990-х годов в первую очередь связано с соблюдением Киотского протокола о сокращении выбросов парниковых газов. Автотранспорт является одним из главных загрязнителей воздуха, поэтому шведские исследования преимуществ и недостатков комбинаций грузовиков в первую очередь фокусируются на экологических аспектах, оставляя на заднем плане нагрузку на дороги и мосты и даже некоторые технические нюансы подвижного состава.

Исследования немецкого Федерального научно-исследовательского института автомобильных дорог (BASt) на тему возможности использования многозвенных автопоездов в Германии — объемом более двухсот страниц — и дополнения к нему после тестового периода более широкие. Они охватывают вопросы дорожной инфраструктуруры, безопасности дорожного движения, экономики и логистики.

Общеевропейский весогабаритный стандарт

25 июля 1996 года в Европейском союзе появляется Директива 96/53, которая сводит к общему стандарту весогабаритные параметры для международных перевозок внутри ЕС. Некоторые страны, например Германия или Австрия, почти полностью используют параметры этой директивы в своем национальном законодательстве.

Базовыми данными для весогабаритных параметров подвижного состава послужили размеры, кратные классической европалете — 1200 х 800 мм, весом нетто 700 кг. Прописанные в Директиве нормативы позволили гармонизировать интересы логистики и дорожной инфраструктуры.

Основные из них:

• длина седельного автопоезда — 16,5 м. При этом от передней части автопоезда до сцепного устройства 4,5 м и от сцепного устройства до задней части 12 м;
• длина прицепного автопоезда — 18,75 м. При этом общая длина грузового пространства не может превышать X1 + X2 = 15,65 м;
• максимальная нагрузка на одиночную ось — 10 т;
• для ведущей одиночной оси со спаренными колесами сделано исключение. Допускается нагрузка в 11,5 т.

Рис. 1. Основные габариты седельных автопоездов

Рис. 2. Основные габариты прицепных автопоездов

В Европе нет понятия «автомобильной дороги c рассчитанной осевой нагрузкой». Основным фактором является комплексный параметр интенсивности нагрузки, принцип которого лег в обоснование введения системы «Платон» в России. Но базовая расчетная нагрузка на одиночную ось составлят привычные нам 10 т.

Весогабаритные параметры в России несколько иные и, на мой взгляд, имеют очень слабое техническое и логистическое обоснование. Длина любого типа автопоезда — 20 м. Три категории дорог с «рассчитанными осевыми нагрузками» 6; 10 и 11,5 т. Основная — 10 т.

В результате сложилась ситуация, когда соотношение характеристик используемого подвижного состава и допустимых весогабаритных ограничений — как болтающийся на теле костюм, который на два размера больше. Причем экономически целесообразнее нарастить размеры «тела», а не подгонять костюм к меньшим размерам.

Европейская модульная система (EMS)

Почти одновременно с европейской Директивой 96/53 в Швеции в 1996 году появляется проект Европейской модульной системы (EMS). В 1997 году концерн Volvo создает концепцию EMS. В ее основе лежит использование модулей классических европейских автопоездов для создания многозвенных комбинаций длиной 25,25 м. Универсальность и возможность эффективного использования подвижного состава как в общеевропейских габаритах, так и в EMS — главное преимущество концепции. Новые автопоезда прозвали EuroCombi, EcoCombi или Gigaliner.

Типы автопоездов

Из всего многообразия МАП в Европе используются в основном три варианта.

Рис. 3. А-Train

Автопоезд типа А-Train состоит из одиночного трех- или четырехосного грузовика, двухосной подкатной тележки Dolly и двух- либо трехосного полуприцепа.

Рис. 4. B-Train

B-Train состоит из двух- или трехосного седельного тягача, трехосного полуприцепа и двухосного прицепа со сближенными осями «тандем».

Рис. 5. D-Train

D-Train состоит из трехосного седельного тягача, промежуточного двух- или трехосного полуприцепа со съемным кузовом в передней части и с седельно-сцепным устройством в задней и трехосного полуприцепа.

Рис. 6. B-Triple

С 2014 года в тестовой эксплуатации в Швеции, а потом и в Финляндии работают автопоезда типа B-Triple, получившие название ЕТТ (En Trave Till — «в один заход») длиной 31,67 м, перевозящие два 40-футовых контейнера полной массой 90 т.

Рис. 7. Модификации МАП на базе ETS (автор: XX-Magazine)

Соревнуясь между собой в удешевлении перевозок древесины, Швеция и Финляндия пошли дальше. На базе ETS появились новые модификации МАП полной массой до 76 т на 8–9 осях (см. рис. 7).

Рис. 8

Самые современные разработки многозвенных автопоездов, которые пока находятся в тестовой эксплуатации, имеют полную массу 101 т на 12 осях (см. рис. 8). Тем не менее нагрузки на осевые тележки остаются в основном общеевропейские.

Рис. 9. Прицепной автопоезд в России

Для сравнения: в России перегруз получил такое распространение, что прицепной автопоезд, состоящий из четырехосного самосвала и четырехосного самосвального прицепа, имеет такую же полную массу всего на восьми осях (см. рис. 9).

В 2000-х годах на международном маршруте Финляндия — Москва в основном для транспортировки бытовой техники использовались с разрешением на негабаритные перевозки аналоги «скандинавских паровозов». Чтобы допускалась эксплуатация без автомобиля сопровождения, габаритная длина автопоезда не должна превышать 24 м. Для этого в комбинацию А-Train подбирали укороченный автомобиль или чаще использовали старые 12-метровые полуприцепы из Скандинавии. С В-Train было сложнее. Задний прицеп-тандем обрезали до 6 м, не особо задумываясь об изменении конструкции, положения центра тяжести и распределения нагрузок.

Допускалась полная масса автопоезда 44 т, а главный бич российских автотранспортников — нагрузка на ведущую ось все равно ограничивалась 10 т.

Национальная транспортная система

Развитие конструкции грузовых автомобилей, увеличение весогабаритных параметров в совокупности с классическими плюсами автомобильного транспорта — доставка «от двери до двери» и специализация подвижного состава под особенности груза — привели к значительному перемещению грузопотока с железнодорожного и речного транспорта на автомобильный.

На рис. 10 показана диаграмма истории изменения грузопотока между видами транспорта в Германии — небольшой по размерам стране относительно России.

Рис. 10

Каждое заметное колебание в сторону автотранспорта связано с отменой или снижением административных барьеров и изменением геополитической ситуации (воссоединение Германии, расширение ЕС и т. п.). Отстаивая долю грузового транспортного рынка, против внедрения автопоездов-гигалайнеров активно выступает Железнодорожный альянс Германии (Allianz pro Schiene), объединивший под одним крылом железнодорожные объединения, экологические и пассажирские ассоциации.

Складывается впечатление, что в Швеции и Финляндии проблемы грузоперевозок по железной дороге уже мало кого интересуют.

История развития мировой транспортной системы говорит о наиболее оптимальном применении многозвенных автопоездов в местах с низкой плотностью населения, слабым развитием других видов транспорта и на сверхдлинном плече перевозки.

Воздействие многозвенных автопоездов на дорожное полотно

Главным препятствием работы многозвенных автопоездов в России считается повышенная нагрузка на дорожное полотно и искусственные сооружения.

Колейность из-за уменьшения интервалов между нагрузками

Ускоренному образованию колеи в асфальте способствует высокая температура покрытия, большие и частые нагрузки, а также длительность воздействия колеса на сегмент дороги (скорость движения). При использовании многозвенных и многоосных автопоездов, с одной стороны, появляются дополнительные источники воздействия на дорожное полотно, с другой — происходит перераспределение нагрузки с быстрым тактом последовательности. Асфальтовое покрытие — эластичный материал, поэтому образование деформации под нагрузкой и его восстановление после ее снятия не только спонтанные, но и зависят от временного промежутка.

Если асфальтовому покрытию недостаточно времени для восстановления деформации после снятия предыдущей нагрузки, то следующий импульс вызовет деформацию, которая наложится на предыдущую. Эффект должен быть выше, чем от раздельных нагрузок.

Рис. 11. Зависимость деформации асфальта при динамической нагрузке от интервалов воздействия колеса

Однако лабораторные исследования показали иную картину. При уменьшении интервалов между нагрузками происходит преждевременное воздействие дорожного материала на разлом, то есть уменьшается количество полных восстановлений дорожного полотна. Испытания на перепады давления показали, что при меньшей паузе между нагрузками и большой деформации происходит ранний контакт «зерна с зерном». Этот эффект позволяет создать более сильное сопротивление сжатию.

Рис. 12. Количество нагрузок на разрыв в зависимости от паузы порога давления при разных битумных вяжущих (A bi) и щебенке в битумной мастике (SM A)

Таким образом, при соблюдении технологий строительства и ремонта дорог, а также использовании современных качественных материалов многозвенные автопоезда не вызывают ускоренного образования колейности.

Повреждение дороги из-за изменения распределения нагрузки на ось

В материале «Как распределить нагрузку на оси?» было рассказано об одном из самых масштабных экспериментов в дорожной отрасли — AASHO Road Test (Дорожные исcледования Американской ассоциации государственных дорог и транспорта). Одним из основных результатов теста стал «Закон воздействия в четвертой степени».

На рис. 13 видно, что фактор воздействия на дорожное полотно малолитражного легкового автомобиля и 40-тонного полностью загруженного грузовика отличается в среднем в 40 000 раз. При частичной загрузке грузовика и более высокого класса легкового автомобиля этот фактор резко уменьшается и может быть ниже всего в 10 000 раз. Базовым для сравнения является эквивалент 10-тонной осевой нагрузки.

Рис. 13

Размещенные на немецких автобанах весы непрерывно в автоматическом режиме измеряют осевые нагрузки в течение уже около 20 лет. Сочетание измеряемых величин определяет тип комбинации автотранспортного средства.

На рис. 14 показано среднее распределение типов транспортных средств, данные о которых получены c четырех разных точек.

Анализ показателей взвешивания подвижного состава на немецких автобанах (рис. 15) показывает, что для корректного расчета воздействия автопоезда на дорожное полотно необходимо учитывать три состояния: порожнее, частично загруженное и с полной загрузкой.

Рис. 14

Рис. 15. Соотношение полной массы и доли в дорожном потоке на немецких автобанах автопоездов, состоящих из двухосного седельного тягача и трехосного полуприцепа

Статистика реальных нагрузок, корректный расчет их интенсивности и, исходя из этого, необходимые средства для ремонта дорог выгодно отличают немецкий подход от российского. У нас по-прежнему балом правит догма «дороги, рассчитанные под осевые нагрузки».

25% полной массы на ведущую ось

Для безопасного движения автопоезда, особенно в сложных погодных условиях, на ведущую ось или группу ведущих осей должна приходиться нагрузка не менее 25% от полной массы автопоезда. В немецких правилах StVZO это требование прописано отдельно. Несмотря на более суровый климат, в нашей стране такого требования нет.

При расчете многозвенных автопоездов нагрузка на ведущую ось приобретает еще большее значение. Используя этот параметр, максимальная полная масса автопоезда с одним ведущим мостом при нагрузке 11,5 т не может превышать 46 т. Для увеличения полной массы автопоезда в комбинации B-Train необходимо использование седельного тягача с колесной формулой 6х4.

В Скандинавии таких жестких формальностей не существует, поэтому в разных комбинациях используются тягачи с колесной формулой 6х2 с подъемным мостом. Зимой для начала движения задний подъемный мост поднимается, и нагрузка на ведущую ось может достигать 18 т.

Рис. 16. Показания нагрузки на ведущую ось автопоезда 25,25 м в Скандинавии

С виду это очень существенная нагрузка. Но в России аналогичную дают перегруженные самосвалы сразу на двух ведущих осях, да еще и на рессорной подвеске (см. рис. 9) и на скорости 60–80 км/ч.

Сравним воздействие на дорогу различных типов комбинаций автопоездов через эквивалент 10-тонной осевой нагрузки (äq. 10t) в трех состояниях.

Рис.17. Пятиосный 2+3 седельный автопоезд

Рис.18. Шестиосный 3+3 седельный автопоезд

Рис.19. Прицепной автопоезд 3+2

Рис. 20. B-Train с трехосным седельным тягачом

Рис. 21. B-Train с двухосным седельным тягачом

Полная масса B-Train в 58 т с трехосным седельным тягачом определяется по параметрам модулей: прицеп-тандем — 18 т и 40 т полной массы на шестиосный седельный автопоезд.

При допуске для перевозки ISO-контейнеров полной массы в 44 т кажется логичным ограничить МАП полной массой в 60 т. Однако немецкие специалисты по-прежнему придерживаются самой простой и безопасной конструкции автопоезда с удобным распределением и контролем нагрузок по осям. При 44 т полной массы шестиосного автопоезда необходимо увеличивать допустимую нагрузку на прицепную трехосную тележку до 27 т. Это повлечет увеличение интенсивности нагрузки.

Рис. 22. А-Train с тягачом 6×4

С разрешением к допуску многозвенных автопоездов примерно 30% используемых сегодня сочетаний будут заменены на длинные сцепки. Долговечность использования дорожных надстроек увеличится примерно на 0,3 х 0,5 х 35% = 5,25%. Во временном измерении это увеличение межремонтного срока примерно на полтора года.

Теперь самое время привести расчет, который в России не используется, потому что интересы логистики по-прежнему остаются на задворках интересов дорожников. В Германии внимательно смотрят на показатели соотношения перевозимого груза к воздействию на дорожное полотно.

Рис. 23. При полной загрузке

Рис. 24. При полной загрузке

Рис. 25. При частичной загрузке

Рис. 26. При частичной загрузке

С учетом роста сектора тяжелых перевозок использование новых комбинаций грузовиков приведет к уменьшению нагрузки на дорогу при транспортировке одного и того же объема и уменьшит количество операций по перевозке грузов. Возрастет пропускная способность магистралей. Однако дальнейшее увеличение подвижного состава МАП приведет к увеличению интенсивности движения и нагрузкам на дорогу. В результате в абсолютной величине дорожные повреждения будут появляться раньше, а в относительной — с точки зрения увеличения объемов перевозимого груза — рост повреждений дороги замедлится.

Экономическая привлекательность

Структура затрат в автотранспортном секторе состоит из пяти основных групп и подкатегорий. Необходимые для создания комбинаций грузовых автомобилей инвестиции могут быть компенсированы рядом сбережений, из которых основными являются расходы на персонал. Дальнейшее снижение затрат за срок службы подвижного состава обусловлено расходами на топливо и снижением скорости амортизации, которая уменьшается за счет перераспределения расходов между моторным и прицепными транспортными средствами. Затраты немецкого перевозчика при использовании стандартного подвижного состава делятся следующим образом (рис. 27).

Рис. 27

После сопоставления требуемых инвестиций и стоимости преимуществ, которые должны быть вычтены, общая оценка показывает экономически эффективный потенциал МАП около 14%. В России из-за более дорогой стоимости подвижного состава, увеличенных расходов на финансирование, а также меньших расходов на персонал и топливо эффективность будет ниже.

Большое значение для эффективности использования МАП играют перевозимые товарные группы. В Швеции около 68% транспортных услуг осуществляется комбинациями грузовых поездов. При этом транспортировка древесины составляет 17,4% от общего объема. В Германии древесина занимает всего лишь 2,7%. Для отдельных категорий товаров, например сыпучих строительных материалов, использование модульных сочетаний транспортных средств имеет большое значение из-за снижения транспортных расходов.

В немецком исследовании предполагается, что на сегодняшний день реальная потребность в многозвенных автопоездах составляет около 22%. Две комбинации МАП способны перевозить груз, как три стандартных автопоезда. Таким образом количество автопоездов уменьшится примерно на 1/3 x 22% = 7%.

В немецком исследовании предполагается, что на сегодняшний день реальная потребность в многозвенных автопоездах составляет около 22%. Две комбинации МАП способны перевозить груз, как три стандартных автопоезда. Таким образом количество автопоездов уменьшится примерно на 1/3 x 22% = 7%.

В немецком исследовании есть ряд интересных фактов. Один из них — требования к парковкам. И его считают в соотношении: необходимая площадь к полезной нагрузке.

Рис. 28

Комбинация автопоезда длиной 25,25 м с допустимой общей массой 60 т требует около 0,67 м парковки на тонну полезной нагрузки. Это значение лежит между сегодняшним значением для седельного (0,64) и прицепного (0,81) автопоезда. Следовательно, в соотношении полезной нагрузки к необходимой для парковки площади практически нет отличий.

Увеличенная длина автопоезда требует больше времени для обгона. Если грузовик длиной 25,25 м движется по загородной дороге со скоростью 70 км/ч, то для его обгона легковым автомобилем со скоростью 90 км/ч и видимостью не менее 50 м с безопасным завершением потребуется дополнительно примерно 1,1 секунды по сравнению с 20-метровым автопоездом.

Учитывая низкую культуру российских водителей и значительное количество двухрядных дорог, обгон может быть серьезной проблемой с точки зрения безопасности дорожного движения. Особенно если придется обгонять два или три МАП подряд.

Использование многозвенных автопоездов в рамках европейской модульной системы не приведет к отрицательным последствиям в трафике движения. Однако такие автопоезда должны быть с более мощными двигателями (не менее 6 кВт на тонну веса) и все звенья должны быть оснащены современной тормозной системой. Комбинация автопоезда должна иметь тензодатчики на каждой оси. Показания нагрузки на каждую ось и общий вес должны быть выведены на приборную панель.

Для работы зимой при начале движения необходимо использовать опцию «Помощь при трогании», при которой нагрузка на ведущую ось может достигать 15–17 т, поэтому для уменьшения воздействия на дорожное полотно необходима организация движения с минимальным количеством остановок.

текст: Тарас Коваль, член МОЭС