Введение
Железнодорожный транспорт является одним из основных перевозчиков пассажиров в Украине. Негативными тенденциями в работе пассажирского комплекса железных дорог Украины являются падение объемов перевозок, прогрессирующее старение подвижного состава и общая убыточность этого вида деятельности для Укрзализныци. В этой связи актуальной задачей для отечественного железнодорожного транспорта является проведение реформ отрасли. Необходимо отметить, что те же проблемы организации пассажирских перевозок, которые стоят в настоящее время перед железнодорожным транспортом Украины, возникали и на железнодорожном транспорте других стран. В частности показательным для Украины может быть опыт железных дорог США, особенностью которых является крайне высокая степень конкуренции между видами транспорта.
Эксплуатационная длина сети железнодорожных дорог США составляет 225 тыс. км [The full cost of high-speed rail: an engineering approach / D. Levinson, J. M. Mathieu, D. Gillen, A. Kanafani // The Annals of Regional Science. – 1997. – Vol. 31. – Iss. 2. – P. 189–215.]. Доля двухпутных и многопутных линий составляет порядка 10 %. Преобладающим видом тяги является тепловозная, с помощью которой осуществляются перевозки на 99 % сети. В США развито тяжеловесное движение грузовых поездов. При этом средний вес грузового поезда брутто составляет 5,6 тыс. т. Железнодорожная инфраструктура в подавляющем большинстве случаев находится в частной собственности грузовых железных дорог. Грузовые железнодорожные перевозки являются важнейшей отраслью экономики страны. На долю железнодорожного транспорта в США приходятся около 29 % национального грузооборота [The full cost of high-speed rail: an engineering approach / D. Levinson, J. M. Mathieu, D. Gillen, A. Kanafani // The Annals of Regional Science. – 1997. – Vol. 31. – Iss. 2. – P. 189–215.]. В целом, перевозку грузов в США выполняют около 560 железнодорожных компаний. При этом они классифицируются на следующие классы: компании I класса, региональные компании, локальные операторы и S&T операторы. Основной объем грузовых перевозок выполняют железные дороги I класса, на долю которых приходится 69 % грузооборота отрасли. К компаниям I класса относятся семь железных дорог: BNSF Railway Company, Canadian Pacific Railway, CN, CSX Transportation, Kansas City Southern Railway Company, Norfolk Southern Railway Company и Union Pacific Railroad.
Национальная железнодорожная пассажирская корпорация Amtrak обслуживает более 500 пунктов в 46 штатах США, округе Колумбия и трех провинциях Канады, общая протяжённость её маршрутов составляет 34 тыс. км. Скорость поездов Amtrak достигает 241 км/час. В течение 2016 финансового года корпорацией было перевезено 31,3 млн. пассажиров [7]. Пассажирские перевозки в региональном и пригородном сообщении, кроме Amtrak, обеспечивают еще 18 железнодорожных операторов. Региональные и пригородные перевозки пассажиров, как и пассажирские перевозки дальнего следования, выполняются преимущественно на линиях компаний, занимающихся грузовыми перевозками. В целом на долю дальних и пригородных железнодорожных перевозок в США приходится около 0,3 % национального пассажирооборота [Brock, T. J. An Overview of US Commuter Rail [Электронный ресурс] / T. J. Brock, R. R. Souleyrette. – 2013. – Режим доступа:http://www.ktc.uky.edu/files/2013/10/Commuter-Rail-Report_FINAL-KTC_13_18_.pdf. – Загл. с экрана. – Проверено : 31.03.2017.].
Отличием в организации рынка железнодорожных перевозок Украины от США является то, что в Украине этот рынок находится в монопольном состоянии. Как грузовые, так и пассажирские перевозки на сети осуществляются государственной монополией – Укрзализныцей. По аналогии с США в Украине железнодорожный транспорт является одним из основных перевозчиков грузов, однако он играет гораздо более важную роль при перевозке пассажиров. На долю железнодорожного транспорта в 2016 году приходилось 57,9 % грузооборота [Бараш, Ю. С. Роль залізничного транспорту України в забезпеченні сталого розвитку суспільства / Ю. С. Бараш, І. П. Корженевич // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. – Дніпропетровськ, 2008. – Вип. 24. – С. 201–206.] и 36,1 % пассажирооборота [5] всех видов транспорта. Грузовые перевозки являются прибыльными и доходы от них обеспечивают содержание инфраструктуры, в тоже время пассажирские перевозки являются убыточными. Необходимо отметить, что на законодательном уровне в Украине [6] предусмотрены механизмы поддержки железнодорожных пассажирских перевозок как со стороны государственного, так и местных бюджетов. Однако за время независимости эти механизмы не использовались и, фактически, покрытие убытков от пассажирских перевозок осуществляется исключительно за счет прибыльных грузовых, что существенно снижает привлекательность железнодорожного транспорта для инвестиций.
Цель
Целью работы является исследование организации работы железнодорожного транспорта США при выполнении пассажирских перевозок.
Методика
Исследования выполнены на основании анализа литературных источников и отчетных данных о пассажирских перевозках в США.
Результаты
Анализ истории железных дорог США [Amtrak National Facts [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.amtrak.com/national-facts. – Загл. с экрана. – Проверено :10.01.2017.] показывает, что изначально они представляли собой частные компании, которые перевозили как грузы, так и пассажиров. Пик пассажирооборота железнодорожного транспорта в США приходится на 20-е год XX века. Наибольшее число перевезенных пассажиров железнодорожным транспортом США было достигнуто в 1944–1945 гг., когда, в связи с потребностями военной экономики, гражданский автомобильный транспорт был существенно ограничен в топливе и других материальных ресурсах. После 1945 г. происходило устойчивое снижение объема пассажирских перевозок, которые стали убыточными для частных железнодорожных компаний, как в дальнем, так и в пригородном сообщении. К этому привели две основные причины. Во-первых, в отличие от своих основных конкурентов – перевозчиков автомобильного и авиационного транспорта, которые пользовались общественной инфраструктурой и имели возможность привлечения средств из федерального и местных бюджетов для ее развития, железнодорожные перевозчики в США, выполняющие перевозки на собственной инфраструктуре, были ограничены в привлечении общественных средств. Более того, государственные инвестиции, вложенные в развитие железнодорожной сети в конце XIX – начале XX веков, были возвращены железнодорожными компаниями в течение Второй мировой войны. Во-вторых, железные дороги сильно уступали развивающимся авиационному и автомобильному видам транспорта в скорости и мобильности перевозок, а также в гибкости сервиса. Для уменьшения финансовых потерь от убыточных пассажирских перевозок железнодорожные компании начали выделять подразделения, выполняющие пассажирские перевозки в отдельные предприятия, которые, впоследствии, прекращали свою деятельность. В ответ на быстрое падение объемов пассажирских перевозок в 1970 году был принят закон о железнодорожных пассажирских перевозках, которым была создана Национальная железнодорожная корпорация (Amtrak). Этим же законом было разрешено федеральному правительству использовать линии частных железнодорожных компаний для выполнения пассажирских перевозок. Обеспечение финансовой устойчивости Amtrak достигалось за счет государственных дотаций [Error: Reference source not found]. Многие компании, выполняющие региональные и пригородные перевозки, перешли в собственность местных администраций, которые субсидируют перевозки из своих бюджетов. Как правило, пригородные компании выполняют перевозки с использованием инфраструктуры грузовых железных дорог. Развитие современных городских рельсовых систем связано со специальным посланием Конгрессу Президента Кеннеди в 1962 г., касающегося поддержки развития городского общественного транспорта. Тяжелые рельсовые системы в городах, предназначенные для массовой перевозки пассажиров, получают электропитание от третьего рельса и функционируют на отделенной инфраструктуре. Легкие рельсовые системы функционируют как на выделенной, специально созданной инфраструктуре, так и на бывшей инфраструктуре железных дорог; кроме того, имеются линии, работающие в системе городского движения, а также линии, имеющие выход на железнодорожную сеть. Таким образом, в США в настоящее время различают следующие виды железнодорожных пассажирских перевозок [8]:
– городские перевозки (urban rail transit);
– пригородные перевозки (commuter rail);
– пассажирские железнодорожные перевозки (passenger rail).
В целом характерными особенностями пассажирских железнодорожных перевозок в США является их дотационность и использование пассажирскими компаниями для перевозок инфраструктуры грузовых компаний. Эти факторы и определяет основные направления научных исследований в данной сфере.
С дотационностью пассажирских перевозок связаны исследования, направленные на:
– обоснование поддержки железнодорожного транспорта со стороны федерального и местных бюджетов;
– обоснование целесообразности развития железнодорожного транспорта.
Совместное использование железнодорожной инфраструктуры различными компаниями вызвало необходимость выполнения исследований в вопросах:
– влияния пассажирских перевозок на пропускную способность железнодорожных направлений;
– исследование требований к инфраструктуре для совмещенного движения грузовых и пассажирских поездов.
Практически с момента своего создания концепция государственной компании Amtrak критикуется в различных статьях [Error: Reference source not found]. Основными аргументами в ее поддержку являются.
Во-первых, несмотря на наличие значительных запасов нефти, основную ее часть США импортирует. В этой связи железнодорожный транспорт рассматривается как более энергоэффективный для экономики США по сравнению с автомобильным и авиационным.
Во-вторых, функционирование автомобильного транспорта связано с высокой аварийностью. В этих условиях железнодорожный транспорт рассматривается как более безопасный.
В-третьих, не все граждане США имеют возможность управлять автомобилями в связи с возрастом, особенно в условиях старения населения, а также в связи с состоянием здоровья. В этих условиях железнодорожный транспорт обеспечивает мобильность населения с ограниченными возможностями.
В-четвертых, автомобильный и авиационный транспорт являются основными источниками загрязнения окружающей среды. Поэтому поддержка железнодорожного транспорта обеспечивает меньшую нагрузку на экологию.
И, наконец, высокая провозная способность железнодорожного транспорта позволяет уменьшить загрузку городских улиц и уменьшить число пробок на дорогах.
В настоящее время в США происходит дискуссия о целесообразности создания сети скоростных и высокоскоростных железных дорог, аналогичной европейской [Bureau of Transportation Statistics. National Transportation Statistics; «Table 1-50: U.S. Ton-Miles of Freight» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rita.dot.gov/bts/sites/ rita.dot.gov.bts/files/publications/national_transportation_statistics/html/table_01_50.html. – Загл. с экрана. – Проверено : 31.03.2017.Error: Reference source not found]. В частности в [Plant, J. Handbook of Transportation Policy and Administration (Public Administration and Public Policy / J. F. Plant, V. R. Johnston, C. E. Ciocirlan. – Boca Raton : CRC Press, 2007. – 656 p.] приведена методика оценки эффективности создания высокоскоростной сети. При технико-экономическом обосновании ее развития предлагается учитывать расходы на строительство и эксплуатацию сети, расходы, связанные с выбросами СО2, расходы, связанные с перегрузкой автотранспортной сети, расходы, связанные с транспортными происшествиями. Необходимо отметить, что в трудах украинских ученых [Error: Reference source not found] рассматривались вопросы о необходимости оценки влияния железнодорожного транспорта на социальные и экологические проблемы общества, однако данная методика требует дальнейшего совершенствования.
Учитывая то, что в США пассажирские перевозки преимущественно выполняются на железнодорожной инфраструктуре, принадлежащей грузовым компаниям, и управляются диспетчерским аппаратом этих компаний, возникает значительное число вопросов, связанных с предоставлением инфраструктуры для перевозок.
Актуальность проблемы оценки пропускных способностей железнодорожных линий связана с повышением веса отправительских маршрутов, увеличением объемов перевозок интермодальными поездами, увеличением числа и повышением скоростей движения пассажирских поездов. Американским ученым известна методика определения пропускной способности в поездах (вагонах), традиционная для государств ЕС и СНГ [Plant, J. Handbook of Transportation Policy and Administration (Public Administration and Public Policy / J. F. Plant, V. R. Johnston, C. E. Ciocirlan. – Boca Raton : CRC Press, 2007. – 656 p.], однако такой подход критикуется из-за сложности его применения для оценки изменения качественных показателей работы железных дорог и, соответственно, экономических потерь в условиях, когда поток поездов является неоднородным и часть поездов следует без соблюдения графика. В этой связи, на железных дорогах США в качестве критерия для оценки уровня заполнения пропускной способности элемента транспортной инфраструктуры используется время его проследования при движении поезда в потоке по сравнению с чистым временем проследования данного элемента.
Эмпирические функции для оценки связи между пропускной способностью и величиной задержки поездов начали применяться с 60-х годов XX века.
В [Model for optimal selection of projects to improve running time and operating cost efficiency on passenger rail corridors / H. Tang, C. T. Dick, B. M. Caughron, X. Feng, Q. Wang, C. P. L. Barkan. // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. – 2016. – № 2546. – P. 33–42. doi: 10.3141/2546-05.] для оценки связи между временем хода поезда T и пропускной способностью железнодорожной линии C предложено использовать гиперболу
,
где T0 – время хода при отсутствии других поездов в потоке; TА – горизонтальная асимптота времени хода; V – объем перевозок.
Основная сложность применения эмпирических моделей связана с определением их параметров. В этой связи целый ряд исследований направлен на построение аналитических моделей, в которых для расчетов используются параметры поездов и участков. В общем случае продолжительность движения поезда i-й категории предлагается оценивать с помощью выражения [Mu, S. Efficient dispatching rules on double tracks with heterogeneous train traffic / S. Mu, M. Dessouky // Transportation Research. Part B: Methodological. – 2013. – Vol. 51. – Р. 45–64. doi: 10.1016/j.trb.2013.02.004.]
,
где
– чистое время хода по участку поезда
i-й категории;
– число и продолжительность задержки
поезда i-й категории поездом j-й
категории; k – число категорий
поездов.
Развитие компьютерной техники привело к созданию разнообразных имитационных моделей пропуска потоков поездов по железнодорожной инфраструктуре, которые в настоящее время и являются основным методом исследования данной проблемы [Plant, J. Handbook of Transportation Policy and Administration (Public Administration and Public Policy / J. F. Plant, V. R. Johnston, C. E. Ciocirlan. – Boca Raton : CRC Press, 2007. – 656 p.]. В качестве примеров исследований могут быть представлены работы [Resor, R. R. Shared-Use Corridors: Survey of Current Practice and Recommendations for the Future / R. R. Resor, T. R. Hickey // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. – 2005. – № 1930. – P. 38–43. doi: 10.3141/1930-05.], где исследуются вопросы влияния числа и скорости пассажирских поездов на задержки грузовых, а также [Resor, R. R. Shared-Use Corridors: Survey of Current Practice and Recommendations for the Future / R. R. Resor, T. R. Hickey // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. – 2005. – № 1930. – P. 38–43. doi: 10.3141/1930-05.], где исследуются вопросы задержек в потоке из трех типов поездов: пассажирские, интермодальные грузовые и отправительские маршруты. В настоящее время работа железных дорог США преимущественно направлена на перевозку массовых грузов отправительскими маршрутами. Учитывая, что минимальные расходы при таких перевозках достигаются при отправлении поездов полной массы и длины, то движение на железных дорогах организовывается без жесткого соблюдения графика движения поездов и оперативном решении конфликтных ситуаций между поездами диспетчерским аппаратом. Поэтому в основу программных комплексов, моделирующих пропуск потока поездов, положены алгоритмы выбора приоритета отправления поездов на перегоны [The full cost of high-speed rail: an engineering approach / D. Levinson, J. M. Mathieu, D. Gillen, A. Kanafani // The Annals of Regional Science. – 1997. – Vol. 31. – Iss. 2. – P. 189–215.]. Усложнение структуры поездопотока рассматривается американскими учеными как одна из основных причин увеличения затрат времени на доставку грузов и снижения эффективности использования подвижного состава. В этой связи выполняются исследования по эффективности организации движения поездов по графику [Bureau of Transportation Statistics. National Transportation Statistics; «Table 1-50: U.S. Ton-Miles of Freight» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rita.dot.gov/bts/sites/ rita.dot.gov.bts/files/publications/national_transportation_statistics/html/table_01_50.html. – Загл. с экрана. – Проверено : 31.03.2017.].
Проблемы совместного пропуска грузового и пассажирского поездопотоков характерны и для Украины. Особенно острыми они стали после организации ускоренного движения. При этом, в соответствии с применяемым в Украине подходом, влияние ускоренного пассажирского движения на пропускную способность железнодорожных линий оценивается коэффициентом съема [Вантажні перевезення у 2016 році [Электронный ресурс] / Державна служба статистики України. – Режим доступа: http://ukrstat.gov.ua/operativ/operativ2016/tr/vp/vp_u/vp1216_u.zip. – Загл. с экрана. – Проверено : 31.03.2017.]. В то же время, влиянию ускоренных поездов на задержки поездов других категорий в отечественной науке уделяется гораздо меньшее внимание и данная проблема требует дополнительного исследования.
Задачи повышения пропускной способности также актуальны для железных дорог Украины. В условиях ориентации грузопотоков на морские порты, а также перевозок пассажиров в направлении черноморских курортов и обратно одним из методов повышения пропускной способности железных дорог может быть обезличенное использование путей на двухпутных участках.
Существенным преимуществом организации смешанного грузового и пассажирского движения является снижение расходов на создание новой транспортной инфраструктуры. Однако совместный пропуск пассажирских и грузовых поездов по одной инфраструктуре вызывает целый ряд проблем, связанных с изменениями требований к конструкции пути, его содержанию и организации перевозок. Достаточно острой как для условий Украины, так и для условий США является разработка требований к инфраструктуре, обеспечивающей повышение скоростей движения пассажирских поездов в условиях тяжеловесного движения грузовых поездов. Одними из наиболее острых при этом являются вопросы проследования криволинейных участков в плане. В этой связи в США выполняются исследования вопросов установления рационального возвышения наружного рельса [. – Загл. с экрана. – Проверено : 31.03.2017.]. Повышение скорости пассажирских перевозок на существующей инфраструктуре достигается, как правило, за счет выполнения отдельных проектов по реконструкции и модернизации инфраструктуры. В [Error: Reference source not found] представлена методика, основанная на использовании генетических алгоритмов, отбора проектов, обеспечивающая оптимальное снижение продолжительности перевозок и уменьшение эксплуатационных расходов.
Другим важным вопросом смешанного использования железнодорожной инфраструктуры для грузового и пассажирского движения является специализация инфраструктуры для выполнения перевозок. В соответствии с этим в США выделяют три вида совместного использования инфраструктуры [Error: Reference source not found]:
– совместное использование путей, когда пассажирские и грузовые поезда следуют по одним и тем же путям;
– совместная полоса отчуждения, когда пассажирские и грузовые поезда следуют по разным путям, оси которых расположены на расстоянии до 25 футов (7,62 м);
– совместное использование коридора, когда пассажирские и грузовые поезда следуют по разным путям, оси которых расположены на расстоянии от 25 до 200 футов (7,62–60,96 м).
Исследования в данной области связаны с формализацией взаимоотношений между грузовыми железнодорожными компаниями и пассажирскими перевозчиками при разных способах совместного использования инфраструктуры.
Интерес к задачам разделения пассажирского и грузового движения по разным направлениям возник в Украине при введении ускоренного движения. В частности, эта проблема освещена в работе [4]. Однако, учитывая то, что как грузовые, так и пассажирские перевозки осуществляются Укрзализныцей, проблемы совместного использования инфраструктуры пока не являются критическим. В то же время, процессы реформирования железнодорожной отрасли уже привели к созданию Украинской железнодорожной скоростной компании (УЗШК) и подразумевают создание других пассажирских компаний как в составе Укрзализныци, так и независимых от нее. В этих условиях актуальность проблемы специализации инфраструктуры для выполнения грузовых и пассажирских перевозок и разработке требований к взаимодействию грузовых и пассажирских перевозчиков будет повышаться.
Научная новизна и практическая ценность
Научная новизна работы состоит в том, что в ней установлены общие тенденции в развитии пассажирских железнодорожных перевозок в США и в Украине.
Практическая ценность работы состоит в том, что установленные в результате исследования методы организации работы пассажирского комплекса железнодорожного транспорта США могут быть адаптированы для решения проблем в развитии пассажирских перевозок на железных дорогах Украины.
Выводы
Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:
– пассажирские железнодорожные перевозки в США и Украине имеют ряд общих черт, основными из которых являются их дотационность и совместное использование инфраструктуры с грузовыми перевозчиками;
– одной из основных причин сокращения пассажирооборота железнодорожного транспорта как в Украине, так и в США является проигрыш экономической конкуренции альтернативным видам транспорта; преодоление указанной проблемы в США достигнуто за счет создания пассажирских перевозчиков, совершенствования методов оценки влияния разных видов транспорта на экономическую, социальную и экологическую сферы жизни общества и разработки методов поддержки пассажирских железнодорожных перевозок за счет средств федерального и местных бюджетов;
– совместное использование железнодорожной инфраструктуры пассажирскими и грузовыми поездами приводит к ухудшению условий пропуска последних; для оценки влияния увеличения числа и скорости пассажирских поездов на эксплуатационные расходы, связанные с грузовыми перевозками по аналогии с железными дорогами США необходимо разработать методы оценки неоднородности потока поездов на качественные показатели работы железных дорог.