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:


 

ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Оценка рисков в мостовом хозяйстве железных дорог

Искусственные сооружения (ИССО) на железных дорогах должны обеспечивать безопасный и бесперебойный пропуск нагрузок с установленными скоростями, то есть находиться в исправном состоянии, а уровень риска отказов ИССО (ограничения скорости, перерывы в движении, в том числе случаи аварий и катастроф), выливающихся в финансовые потери компании – владельца сооружения, не должен превышать приемлемого для компании уровня. О необходимости оценки рисков в мостовом хозяйстве железных дорог пойдет речь в статье проректора по научной работе СГУПС, д.т.н., проф. С.А. Бокарева и доцента кафедры «Мосты» СГУПС, к.т.н. С.С. Прибыткова.

С.А. Бокарев
С.С. Прибытков
Оценка рисков в мостовом хозяйстве железных дорог
Оценка рисков в мостовом хозяйстве железных дорог
Затраты на содержание и ремонт искусственных сооружений – т.е. уровень их текущего содержания и ремонта – должны быть сбалансированы с возможными потерями в результате их отказов. Найти эту грань и обеспечить оптимизацию указанных затрат можно с помощью внедрения системы оценки и управления рисками в мостовом хозяйстве. В ОАО «РЖД» уже начато создание такой системы для объектов путевого хозяйства.

Для достижения поставленной цели требуется в первую очередь уметь оценить надежность сооружения – определить вероятность его безотказной работы, долговечность и ремонтопригодность, что подразумевает также наличие средств, позволяющих прогнозировать изменение текущего состояния сооружения в течение заданного периода времени. Иначе говоря (в терминах теории риска), сначала требуется построить пространство состояний среды. Пространство решений будет представлять из себя множество работ текущего содержания и ремонта, которые можно запланировать для выполнения на искусственном сооружении. Для каждого решения (отдельной работы или технологической карты) должна быть известна стоимость и оценено его влияние на пространство состояния, т.е. на показатели надежности ИССО – так будет построено отображение пространства решений на пространство состояний, называемое пространством результатов. Наконец, финальный компонент – оценка «полезности» элементов пространства результатов, необходимая для выбора оптимального решения. Она может определяться совокупной величиной затрат на реализацию решения и финансовых потерь в случае возникновения отказов. Оптимальным будет то решение, которое при минимальных затратах на реализацию приводит к достижению приемлемого уровня риска. Очевидно, что при определении этого уровня важно учитывать условия эксплуатации сооружения (например, характеристики грузопотока и пассажиропотока), в общем случае меняющиеся в течение заданного периода времени.

Что же в мостовом хозяйстве сделано в этом направлении? Согласно стандарту ГОСТ 27.002-89, надежность сооружения – это свойство сооружения сохранять в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в течение определенного времени в заданных режимах и условиях эксплуатации. Надежность искусственных сооружений как технической системы принято оценивать по показателям безотказности, ремонтопригодности, долговечности.

Под безотказностью понимают свойство сооружения непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение определенного времени. Долговечность – это свойство сооружения сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния (когда эксплуатация сооружения станет невозможной или нецелесообразной). Наконец, ремонтопригодностью называется свойство сооружения, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Оценивать эти показатели можно, соответственно, вероятностью безотказной работы, сроком службы и стоимостью выполнения ремонтных работ.

Стандартом выделяется еще один показатель надежности – сохраняемость. Но, поскольку в нашем случае искусственное сооружение рассматривается в стадии эксплуатации, то показатель «сохраняемость» не имеет смысла, так как относится в основном к стадии строительства (в частности, транспортировки и хранения элементов сооружения).

В мостоиспытательных станциях ОАО «РЖД» проводят оценку надежности пролетных строений мостов, выполняя расчеты грузоподъемности. Определение грузоподъемности – это квазивероятностный расчет, основанный на методе предельных состояний, в котором с помощью системы коэффициентов учитывается случайный характер величин, определяющих уровень внешних нагрузок и воздействий на сооружение и способность сооружения им сопротивляться. Так, например, нормативные сопротивления материалов Rn назначаются с 95% обеспеченностью, а расчетные сопротивления еще меньше нормативных. Нагрузки, напротив, берутся в своих наиболее неблагоприятных реализациях. Поэтому получаемый расчетный уровень при классификации пролетных строений железнодорожных мостов по грузоподъемности точно не определен. Ясно только то, что если класс пролетного строения не ниже класса нагрузки, то вероятность разрушения конструкции по прочности или из-за потери устойчивости в течение некоторого продолжительного срока будет очень мала. В случаях, когда класс нагрузки превышает класс пролетного строения, вероятность подобного рода разрушений будет выше, но это не означает, что сооружение обязательно выйдет из строя при пропуске нагрузки с более высоким классом. Таким образом, для решения задач, связанных с оценкой рисков, эти инструменты имеют весьма ограниченные возможности.

Попытка применить иной подход к оценке надежности ИССО в мостовом хозяйстве была предпринята, когда по заказу ОАО «РЖД» в Лаборатории мостовых конструкций СГУПС была разработана и утверждена руководством Департамента пути и сооружений в 2005 г. «Инструкция по оценке состояния и содержания искусственных сооружений на железных дорогах Российской Федерации», действующая в настоящее время. Она содержит раздел по оценке показателей надежности ИССО. Положения этой «Инструкции…» реализованы в автоматизированной системе АСУ ИССО, позволяющей оценить вероятность безотказной работы, ремонтопригодность и долговечность искусственных сооружений на основе информации о конструкции ИССО и наличии неисправностей. Любая неисправность в той или иной степени влияет на надежность сооружения, что оценивается значением категории неисправности (от 1 до 3) отдельно для каждого показателя надежности.

Итоговая оценка сооружения по каждому показателю надежности вычисляется по определенной формуле в зависимости от количества имеющихся у сооружения неисправностей и их категорий. Таким образом, описанная в «Инструкции…» и реализованная в АСУ ИССО методика потенциально способна дать оценку, максимально близко отражающую реальную надежность каждого сооружения. Потенциально – потому, что сейчас большинству дефектов категории назначены на основе опыта обследований и эксплуатации ИССО, поскольку далеко не для всех элементов искусственных сооружений разработаны расчетные способы определения показателей надежности с учетом их технического состояния. На сегодняшний день исключение составляют лишь неисправности плиты балластного корыта сталежелезобетонных пролетных строений и мостового полотна с ездой на балласте, для которых в СГУПС были проведены необходимые исследования.

Что же в настоящее время определено в отношении надежности технических средств в отраслевых стандартах ОАО «РЖД»? В документе «Параметры безотказности, готовности, ремонтопригодности и безопасности (RAMS – Reliability, Availability, Maintainability and Safety) по хозяйствам ОАО «РЖД», утвержденном Старшим вице-президентом ОАО «РЖД» В.А. Гапановичем 16.02.2010 г., для оценки надежности объектов инфраструктуры путевого хозяйства выбраны:

Параметры безотказности:

– интенсивность отказов;

– среднее время работоспособности;

– средняя наработка на отказ;

– вероятность отказа;

– вероятность безотказной работы.

Параметры ремонтопригодности:

– среднее время простоя;

– средняя наработка между плановыми видами ТО;

– среднее время до восстановления.

Кроме того, выделена группа «параметров безопасности», по сути, являющаяся комбинацией первых двух групп, но с акцентом на «опасных отказах». И, наконец, два комплексных показателя надежности – коэффициенты готовности и сохранения эффективности.

Набор показателей, выбранных в ОАО «РЖД» для оценки надежности объектов путевого хозяйства, исчерпывающий. Для компонентов верхнего строения пути в упомянутом документе приведены и формулы для их расчета, основанные на статистическом методе оценки надежности. Остается самое сложное – выяснить, как эти параметры и показатели можно определить для искусственных сооружений (и все ли они действительно нужны для оценки их надежности).

Следует сразу отметить некоторые особенности искусственных сооружений, которые отличают этот вид технических систем от пути и влияют на способы оценки их надежности.

Во-первых, путь – объект протяженный, поэтому для пути целесообразно проводить оценку надежности, выделяя (как один объект) участок пути определенной длины. ИССО – объект точечный, и оценку надежности надо проводить индивидуально для каждого сооружения.

Во-вторых, элементы ИССО заменяют или ремонтируют гораздо реже, чем элементы верхнего строения пути. Поэтому статистический метод определения показателей надежности для искусственных сооружений (в отличие от пути) в большинстве случаев применить не получится (выборки будут нерепрезентативными или же вообще нужной статистики может не оказаться), и вычислять показатели надежности придется, в основном, расчетно-аналитическим путем.

В-третьих, срок службы искусственного сооружения и его отдельных элементов многократно превышает срок службы элементов ВСП. Поэтому при оценке надежности ИССО следует учитывать проявление физического износа и изменение условий эксплуатации.

Также на первоначальном этапе разработки системы следует сформулировать и понятие отказа по отношению к ИССО. Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Для искусственного сооружения работоспособным является состояние, при котором оно бесперебойно и безопасно пропускает обращающиеся нагрузки с установленными скоростями. Таким образом критериями отказа для ИССО являются:

– разрушение, потеря устойчивости формы или положения элементов конструкции, влекущие невозможность эксплуатации сооружения по назначению;

– недопустимые деформации, напряжения, усилия или перемещения от воздействия нагрузок, подтвержденные расчетом и влекущие ввод особых условий эксплуатации (например, ограничение скорости) или запрет движения.

Опасный отказ связан с причинением вреда здоровью или жизни пассажиров, персонала железных дорог, населения, потерями грузов, объектов внешней среды или технических средств железных дорог.

Анализ проблем, связанных с оценкой рисков в мостовом хозяйстве, показывает, что еще очень многое необходимо сделать, но в результате эксплуатирующие организации могут получить инструмент, позволяющий значительно повысить эффективность их работы.

© Евразия Вести IX 2010







IX 2010

Евразия Вести IX 2010

Инженерные сооружения - основа эффективной работы железнодорожной инфраструктуры

Современные требования к искусственным сооружениям: надежность, безопасность, долговечность

Перспективные направления развития мониторинга и диагностики земляного полотна ОАО «РЖД»

Новые конструкции железнодорожных мостов

Мониторинг качества изготовления стальных мостов - гарант безопасности движения железнодорожного транспорта

Трасса уходит в горы

Повышая надежность берегоукрепительных сооружений

Инновационные технологии для бестраншейного устройства водопропускных труб

Ради эффективности транспортной инфраструктуры Олимпиады-2014

Стратегия и тактика защиты от коррозии

Адлер - Красная Поляна - трасса олимпийская

ОАО «Мостостройиндустрия» - постоянный партнер ОАО «РЖД»

Тенденции развития конструкции металлических пролетных строений железнодорожных мостов

ООО «Фирма «Теплокор»: взаимовыгодное сотрудничество

Инновационные технологии при строительстве земляного полотна

Уберечь бетон от коррозионно-механических разрушений

Применение полимочевинных покрытий «Колфлекс» для гидроизоляции инженерных сооружений ОАО «РЖД»

Комплексная защита мостовых конструкций от коррозии

Интеллектуальная система мониторинга и управления состоянием искусственных сооружений железнодорожной отрасли России

PDF-формат



 

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

Евразия Вести