Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НАУКА


Версия для печати
Обсудить в форуме

Сквозная информатизация при содержании искусственных сооружений на железных дорогах

Ее внедрения настоятельно требует сама жизнь – такова отправная точка материала, подготовленного группой авторов из Сибирского государственного университета путей сообщения (Новосибирск): проректором по научной работе доктором технических наук С.А. Бокаревым, доцентами кафедры «Мосты» кандидатами технических наук А.Н. Яшновым и С.С. Прибытковым и инженером лаборатории «Мосты» Научно-инженерного дорожного центра СГУПС П.С. Мочалкиным.

Сквозная информатизация при содержании искусственных сооружений на железных дорогах
Сквозная информатизация при содержании искусственных сооружений на железных дорогах
Сквозная информатизация при содержании искусственных сооружений на железных дорогах
АСУ ИССО И ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СОДЕРЖАНИЯ СООРУЖЕНИЙ

К необходимости внедрения автоматизированной системы руководители организаций, занимающихся эксплуатацией транспортных линий, неизбежно приходят тогда, когда перед ними встает задача сохранения требуемого в плане безопасности, грузоподъемности и пропускной способности состояния объектов инфраструктуры при минимизации затрат на их содержание и ремонт. Учитывая огромное количество сооружений, многообразие их конструктивных форм и условий эксплуатации, приходишь к выводу: решить такую задачу иным путем чрезвычайно сложно.

Эффективная АСУ должна опираться на научно-методическую базу, включающую в себя технологическую модель организации содержания, технологию диагностики и методику оценки состояния сооружений и прогнозирования его изменения, алгоритмы оптимизации объемов вложений в поддержание (или улучшение) текущего состояния объектов в соответствии со стратегией предприятия. И информационное, и программное обеспечение системы должны быть разработаны с учетом всех аспектов решаемых задач – от ввода первичной информации и диагностики до поддержки управленческих решений.

АСУ ИССО создавалась с целью автоматизации процессов существовавшей (и без серьезных изменений дошедшей до сегодняшнего дня) системы организации содержания искусственных сооружений. АСУ ИССО первого поколения была разработана в СГУПС и внедрена в дистанциях пути и управлениях семи железных дорог. Главные задачи, решаемые АСУ ИССО 1.0, состояли в улучшении качества работы сотрудников дистанций пути, управлений дорог и департамента пути и сооружений МПС. В основу разработки легли нормативные документы (часть из которых действует и в настоящее время), что позволило министерству внести однозначность и упорядоченность в хранение информации о конструкциях сооружений и их состоянии, автоматизировать оценку технического состояния, расчеты грузоподъемности мостов, классификацию подвижного состава и определение условий пропуска нагрузок по мостам, процесс подготовки статистической отчетности. Эффективность одного только модуля расчета грузоподъемности железобетонных мостов позволяла Забайкальской дороге экономить около 3,5 млн. рублей в год в текущих ценах.

При разработке АСУ ИССО второго поколения были внесены изменения в структуру ее базы данных, появились функции интеграции с офисными приложениями Microsoft Word и Excel, а также с эксплуатировавшейся в МПС автоматизированной системой подготовки сетевой отчетности АГО-1. Кроме того, и это очень важно, была предпринята попытка изменить процесс проведения осмотров сооружений. Для этого создали программное обеспечение для карманных компьютеров Palm – Palm ISSO, автоматизирующее запись дефектов в базу данных непосредственно в поле и реализующее функции синхронизации информации с базой данных АСУ ИССО на настольном компьютере. Система второго поколения была внедрена на всей сети железных дорог, и в 2001 г. с ее помощью удалось сформировать базу данных по состоянию ИССО на 1 января того года в объеме технического паспорта дистанции пути в едином стандарте по всем искусственным сооружениям сети МПС.

Опыт применения различных программных продуктов, успешно автоматизирующих решение отдельных задач в области путевого хозяйства, показал: в целом их эффективность могла бы быть значительно выше. Разнообразие применяемых систем управления базами данных (СУБД), дублирование нормативно-справочной информации и необходимость описания объектов из смежных предметных областей стали причинами недостаточной достоверности данных и практической невозможности их совместного анализа. Эту проблему сегодня решают внедрением новых версий автоматизированных систем на основе концепции единой системы управления путевым хозяйством (АСУ П).

АСУ ИССО третьего поколения – часть комплекса АСУ П. Все ее подсистемы строятся на следующих основных принципах: единая база данных, работающая под управлением СУБД IBM DB2; программное обеспечение реализуется в сетевой технологии клиент-сервер с централизованными серверами приложений и баз данных, с клиентскими рабочими местами, установленными на компьютерах непосредственных пользователей; структура данных и программное обеспечение сориентированы на совместное использование единой нормативно-справочной информации и данных смежных подсистем; объекты инфраструктуры путевого хозяйства привязываются к путям (главным, станционным, подъездным). Предусматривается организация взаимодействия подсистем на уровне программного обеспечения (например, для обработки и обмена информацией, визуализации данных, формирования отчетной документации и т.д.).

Программное обеспечение и структура базы данных АСУ ИССО созданы на основе анализа бизнес-процессов, связанных с организацией эксплуатации и содержания искусственных сооружений. К их числу относятся хранение и обработка результатов осмотров и обследований ИССО; анализ данных о конструкциях и состоянии сооружений; оценка их технического состояния; классификация несущих конструкций мостов по грузоподъемности, классификация подвижного состава и определение условий пропуска нагрузок по мостам; планирование и учет выполнения планово-предупредительных и ремонтных работ по текущему содержанию и капитальному ремонту сооружений и пути на них; формирование полного набора отчетной документации – от карточки сооружения до паспорта дистанции пути и сводных отчетов о ведении путевого хозяйства (в части ИССО).

МОБИЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОРГАНИЗАЦИИ НАДЗОРА

Внедрение новых моделей управления техническим состоянием искусственных сооружений базируется на сквозном информационном обеспечении всего процесса эксплуатации. Не вдаваясь в подробности диагностики, отметим, что главным в контроле технического состояния сооружений были и остаются осмотры, обследования и испытания. Однако на современном этапе эффективное функционирование такой системы немыслимо без использования информационных технологий, без автоматизированного сбора данных о сооружении. Это звено технологической цепочки диагностирования оставалось наиболее слабым как требующее многочисленного технического персонала, заполнения специальных форм, где фиксировались показания приборов, результаты визуальных наблюдений и пр. Информация искажалась из-за неправильной интерпретации значения полей заполняемых бланков, при перенесении ее операторами в компьютер...

К счастью, информационные технологии развиваются и позволяют преодолеть барьер между сбором данных и вводом их в компьютер. Прогресс вычислительной техники ощутим на рынке, где появился целый ряд мобильных устройств. Карманные PocketPC (операционная система Windows CE), планшетные TabletPC (операционная система Windows XP)… Доступными скоро станут не уступающие настольным ПК компьютеры с дисплеями в виде очков.

Обладая всеми преимуществами новых информационных технологий по сравнению с «бумажными», микрокомпьютеры конкурируют с традиционными карандашом и блокнотом по удобству использования в полевых условиях. Основной плюс мобильной техники – информационная и интеллектуальная поддержка инженерно-технического персонала на объекте.

Перечислим интересующие нас функции, выполнение которых может обеспечить мобильный компьютер:

– регламентация порядка обследования объекта, поддержка процесса описания дефекта в терминах фиксированного словаря предметной области;

– предоставление справочной информации;

– поддержка процесса обследования – цифровая фотография и видеосъемка объекта, цифровая запись акустических данных;

– возможность работы в режиме offline/online с базовым компьютером;

– интеллектуальная поддержка диагностики с использованием экспертной системы, сориентированной на объект обследования.

Организационная структура управления техническим состоянием искусственных сооружений на железных дорогах России может быть представлена иерархической схемой с подчинением низших звеньев высшим. Более низкий уровень управления обеспечивает информационную поддержку более высокого, сбор и агрегация информации организованы на основе заранее заданных отчетных периодов и установленных форм отчетности. Информация, поступающая с нижнего уровня, служит как для планирования мероприятий, связанных с эксплуатацией искусственных сооружений, так и для контроля организационной и производственной деятельности подчиненных подразделений.

ОАО «РЖД» формирует политику содержания сооружений в целом для сети дорог. Задачи такой политики подчинены общим целям, стоящим перед отраслью, – повышению эффективности и безопасности перевозочного процесса. В свою очередь искусственные сооружения – составная часть технических средств, обеспечивающих перевозочный процесс. Можно выделить две основные задачи политики содержания ИССО – повышение эффективности капитальных вложений и обеспечение безопасного пропуска подвижного состава.

Рассмотрим этапы работ по надзору за ИССО с точки зрения автоматизации.

Подготовку к запланированным мероприятиям, их проведение и анализ результатов целесообразно рассматривать как единый бизнес-процесс, так как они связанны с непосредственным осуществлением надзора. Этапы подготовки и обработки автоматизированы – средствами АСУ ИССО осуществляется подготовка документов для осуществления надзора и формирования акта осмотра сооружений. Этап осмотров, обследований, испытаний не автоматизирован – фиксирование данных о конструкции и состоянии ИССО выполняется на бумаге (только в отдельных случаях используется фото- и видеосъемка). На этом этапе повышается вероятность ошибок, возникают трудности при обработке данных.

Информационные потоки, протекающие в рамках рассматриваемого бизнес-процесса, разнородны и требуют сопряжения.

При нынешнем положении вещей специалистами, осуществляющими надзор, не может быть использована нормативно-справочная информация, что неизбежно влияет на качество данных, получаемых в полевых условиях. Стоит отметить и такой факт: при выполнении мероприятий по надзору специалисты в лучшем случае имеют информацию о прежнем состоянии дефектов в виде специальных ведомостей, а это не всегда позволяет точно оценить динамику развития дефектов с момента предыдущих осмотров или обследований.

С помощью мобильных устройств можно обеспечить «подключение» специалистов, работающих в полевых условиях, к единому информационному пространству головной компании отрасли.

При автоматизации мероприятий по надзору необходимо дифференцировать применение карманных и планшетных компьютеров. Карманный имеет сравнительно небольшие функциональные возможности, что прежде всего обусловлено его малыми габаритными размерами. При этом стоимость подобных устройств значительно ниже стоимости планшетных компьютеров, обладающих функциональными возможностями на уровне настольных.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОБСЛЕДОВАНИЙ И ОСМОТРОВ

Первая версия АСУ ИССО для мобильных устройств класса КПК (»PalmISSO») была создана на платформе Palm. Вторая версия автоматизированной системы для карманных компьютеров – АСУ ИССО(м), разработку которой СГУПС планирует завершить в 2008 г., будет реализована на платформе PocketPC под управлением операционной системы Windows Mobile компании Microsoft. Программное обеспечение в составе АСУ ИССО (м) можно разделить на две аппаратно независимые части – программу синхронизации, функционирующую на настольном компьютере, и обеспечение мобильного терминала АСУ, предназначенное для КПК.

Программное обеспечение, работающее на мобильном устройстве, должно решать следующие задачи: просмотр данных по ИССО (в том числе фотографии сооружений и дефектов); ввод данных по дефектам; учет выполнения работ текущего содержания и ремонта, устранение дефектов; обеспечение доступа к нормативно-справочной информации по искусственным сооружениям.

В отдаленной перспективе предполагается развить функции мобильного приложения за счет предоставления пользователям сетевых сервисов, использования возможностей системы глобального позиционирования, а также нарастить функции АСУ ИССО(м) за счет конвергенции цифровых устройств.

Автоматизированная система для планшетных компьютеров разрабатывается на основе базового пакета АСУ ИССО 3. При реализации данного решения сохраняется полная совместимость между сетевой и мобильными версиями АСУ.

Другой задачей, требующей решения при создании АСУ ИССО для планшетных компьютеров, является адаптация пользовательского интерфейса для эффективной работы на устройствах подобного типа. Применение традиционного интерфейса сделает пользование мобильной версией АСУ ИССО затруднительной. Для обеспечения комфортной и эффективной работы пользователей существующие формы просмотра и ввода данных требуют определенной доводки в части, касающейся, например, распознавания вводимой графической информации, оптимизации ввода неисправностей и др.

Внедрение автоматизированных систем для карманных и планшетных компьютеров позволят организовать мероприятия по надзору за ИССО на качественно новом уровне: унифицирован ввод информации о конструкции (при этом осуществляется контроль полноты и корректности вводимых данных); отсутствует необходимость сопряжения информационных потоков; доступен весь объем нормативно-справочной информации при выполнении полевых работ; обеспечивается возможность точно оценивать динамику развития дефектов в полевых условиях.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

В процессе эксплуатации мостовых конструкций нередко возникают ситуации, при которых оценка технического состояния не может быть получена только на основании данных обследования и расчетов. В таких случаях ответы на многие вопросы могут дать испытания или диагностические исследования, конечно, при условии грамотно составленной программы работ и наличии соответствующей приборной базы.

Хорошие результаты для фиксации деформаций и перемещений дает использование механических приборов. Например, с помощью прогибомеров системы Аистова удается с высокой точностью оценить вертикальные и горизонтальные перемещения, при больших прогибах конструкции можно использовать и нивелировку по реечкам с миллиметровыми делениями. Для измерения фибровых деформаций обычно применяют деформометры с индикаторами часового типа с ценой деления 0,001–0,01 мм на удлиняющей базе длиной до 1000 мм. Основной недостаток применения механических приборов – высокая трудоемкость проведения испытаний: чем сложнее конструкция, тем больше требуется датчиков, а колличество необходимых измерений может исчисляться сотнями и тысячами.

Трудоемкость самого процесса испытания снижается при применении электрического тензометрирования. Однако при этом усложняется подготовительный этап. Серьезной проблемой становится недостаточная помехозащищенность, особенно на электрифицированных железнодорожных линиях или при неблагоприятных погодных условиях (при высокой влажности).

Для автоматизации процесса испытаний или диагностики применяют различные автоматизированные измерительные комплексы. Первый из таких комплексов – Тензор-8.128 – был создан в лаборатории «Мосты» СГУПС для проведения полномасштабных испытаний искусственных сооружений на железных дорогах. Комплекс построен на базе переносного компьютера-ноутбука.

Особенность комплекса – в возможности одновременного подключения датчиков различного типа (резистивных и оптических, пьезо-, тензо-, термопар, датчиков вибраций и др.). Созданы специальные съемные датчики оригинальной конструкции, защищенные от атмосферных воздействий и приспособленные для быстрой установки. Фиксация и обработка результатов измерений выполняются с помощью компьютерной программы, позволяющей получать результаты в масштабе реального времени. Предусмотрен предварительный просмотр накопленных данных в графическом и цифровом виде.

В этой области последняя разработка лаборатории «Мосты» – мобильный комплекс для проведения испытаний искусственных сооружений Тензор-МС. Он создан на базе КПК Pocket PC. Это очень компактный комплекс, в котором используется беспроводная технология передачи данных Bluetooth, что дает бесспорные преимущества при организации считывания информации с датчиков при испытаниях. Тензор-МС реализует технологию непрерывного мониторинга и экспресс-диагностики технического состояния искусственных сооружений и конструкций. Используются первичные цифровые и аналоговые датчики различных типов и номиналов, интеллектуальная система коррекции параметров съема первичной информации и динамическое подключение программ обработки данных измерения с экспресс-анализом результатов.

В состав комплекса Тензор-МС входят: тензодатчики, вибродатчики, датчики линейных перемещений, ультразвуковые датчики, температурные датчики, датчики давлений, контроллеры (блоки сбора и обработки информации) и карманный компьютер. Конструктивно комплекс представляет собой устройство распределено-модульного типа, содержащее систему блоков сбора информации, сопряженных с многофункциональными первичными датчиками, и систему комбинированной (беспроводной или проводной) связи между блоками и мобильным компьютером. Каждый блок обеспечивает работу восьми датчиков различного типа.

Для обеспечения работы комплекса Тензор-МС создано специальное программное обеспечение, включающее в себя программу сбора и первичной обработки информации; программу коррекции параметров датчиков и программу расчета, визуализации и передачи данных измерения.

Наборы датчиков и методика работы с испытательным комплексом Тензор-МС аналогичны системам Тензор-8.128 и Тензор-М.

При проведении диагностики или испытаний с применением автоматизированных измерительных систем сокращается время «окон» (перерывов в движении транспорта), так как часть измерений может быть проведена непосредственно под обращающейся на сооружении нагрузкой. Кроме того, такие системы обладают целым рядом достоинств. Перечислим их:

– гибкость – способность к изменению конфигурации схем измерения за счет включения различных по функциональным возможностям типов датчиков, программной настройки параметров каждого измерительного канала и объединения измерительных блоков в один измерительный комплекс;

– мобильность – быстрая установка комплекса на объектах за счет малого веса и габаритов, набора съемных датчиков;

– тестируемость – программная проверка всех узлов и каналов системы на функционирование с автоматической сигнализацией о неисправностях;

– автономность – благодаря собственной системе питания на аккумуляторах;

– универсальность – достигается за счет возможности подключения к каждому из каналов любого типа датчика и одновременного измерения различных физических параметров;

– протяженность – возможность проведения измерения протяженных объектов за счет наращивания системы путем объединения измерительных блоков в сеть, где связь между измерительными блоками и компьютером происходит по радиоканалу или цифровому кабелю;

– помехозащищенность – достигается за счет расположения цифровых измерительных датчиков и блоков в непосредственной близости от точек измерения, информация с датчиков поступает в измерительный блок в цифровом формате.

Измерительный комплекс Тензор-МС был успешно применен для выполнения испытаний сталежелезобетонных пролетных строений мостов на Байкало-Амурской магистрали, проведенных по заказу ДКРС-Хабаровск ОАО «РЖД» в 2006 и 2007 годах, а также других мостов, в том числе на автомобильных дорогах.

В заключение можно констатировать: применение мобильных терминалов и измерительных систем способно обеспечить оперативность и объективность оценки технического состояния, сформировав один из наиболее важных элементов в системе сквозного информационного обеспечения информационно-технологической модели управления техническим состоянием искусственных сооружений.

© Евразия Вести II 2008







II 2008

Евразия Вести II 2008

Итоги и задачи инфраструктуры

Соответствовать злободневным задачам

Создание на железных дорогах системы мониторинга состояния земляного полотна

Опытная эстакада в Щербинке - эффективный инструмент исследований

МГК: экзамен на прочность сдан

ДВЖД: целенаправленно повышать надежность инженерных сооружений

Инженерные сооружения на Горьковской железной дороге

Задачи по выполнению современных требований

Транспортное строительство в содружестве с наукой

Новые технологии на службе отрасли

Металлические гофрированные конструкции: достоинства и перспективы

Антикоррозионная защита мостов: проблемы и задачи

«МОСТ» на главном пути

«Стройпутьинвест» - компания-универсал

Диагностические средства нового поколения

Безопасность в комплексе

Есть такая сварка!

Чтобы облегчить труд путейцев

Малые детали, с которых начинается большая надежость

«Тенсар Интернэшнл»: подпорные стены и устои мостов из армогрунтовых элементов

Новые технологии при строительстве искусственных сооружений

Партнерство, испытанное годами

Прорывные технологии в тормозостроении

Качество - продукт системный

Достойным транспортникам - достойная награда

Все о железнодорожном пути

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести