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:


 

БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Комплексный подход к мониторингу железнодорожной инфраструктуры на основе технологии УРРАН

Вопросам комплексного подхода к мониторингу железнодорожной инфраструктуры на основе технологии УРРАН посвящена статья генерального директора НПЦ ИНФОТРАНС И.К. Михалкина, первого заместителя генерального директора по научно-технической политике О.Б. Симакова, заместителя генерального директора по инновационным проектам Ю.А. Седелкина, главного специалиста, д.т.н., профессора В.В. Ершова, старшего специалиста В.В. Атапина.

Комплексный подход к мониторингу железнодорожной инфраструктуры на основе технологии УРРАН
Комплексный подход к мониторингу железнодорожной инфраструктуры на основе технологии УРРАН
Комплексный подход к мониторингу железнодорожной инфраструктуры на основе технологии УРРАН
Комплексный подход к мониторингу железнодорожной инфраструктуры на основе технологии УРРАН
Комплексный подход к мониторингу железнодорожной инфраструктуры на основе технологии УРРАН
В настоящее время одним из основных вопросов железнодорожного транспорта является оптимизация инвестиций, поступающих в железнодорожную инфраструктуру, в части решения текущих и перспективных задач перевозки грузов. Необходимость развития ускоренного, скоростного и высокоскоростного движения, строительства новых магистралей требует значительных дополнительных вложений. Поэтому сейчас становится особенно актуальным обеспечить поступательное развитие инфраструктуры, ее соответствие требованиям времени в условиях ограниченного финансирования за счет рационального содержания, опирающегося на фактическое состояние инфраструктуры.

Одним из ориентиров инновационного развития железнодорожной отрасли являются требования к безотказности, эксплуатационной готовности, ремонтопригодности и безопасности, в первую очередь, ее инфраструктуры.

Рост цен на материалы и увеличение себестоимости ремонтов требуют дифференцированного подхода к назначению ремонтов. Функционирование скоростных магистралей и участков с высокой грузонапряженностью накладывает дополнительные технологические ограничения на периодичность и интенсивность выполнения ремонтных работ. В результате нарастает протяженность участков пути и число других объектов инфраструктуры с просроченными ремонтами различного вида.

Выходом в создавшихся условиях может стать применение технологии комплексного управления надежностью и рисками на железнодорожном транспорте с использованием методологии обеспечения безотказности, готовности, ремонтопригодности и безопасности (RAMS). В ОАО «РЖД» эта методология была дополнена и распространена на стоимость жизненного цикла. Эта доработанная технология получила название «УРРАН» (УРРАН – Управление Ресурсами, Рисками на этапах жизненного цикла и Анализ Надежности). Работы по разработке и совершествованию технологии УРРАН ведутся под руководством старшего вице-президента по инновационному развитию главного инженера ОАО «РЖД» В.А. Гапановича.

Главной задачей любой транспортной системы является задача обеспечения заданного перевозочного процесса на заданном уровне рисков с заданной системой обслуживания. Оптимизация затрат на решение этой задачи позволяет обеспечить эффективное управление инфраструктурой. Знание реального состояния объектов инфраструктуры дает возможность рационально управлять ресурсами, вкладываемыми в ее содержание, оценивать потребные затраты при изменении заданного перевозочного процесса (повышение скоростей движения, увеличение грузонапряженности), варьировать риски, совершенствовать систему обслуживания.

Диагностика и мониторинг фактического технического состояния железнодорожной инфраструктуры – одна из наиболее актуальных задач, включающих в себя не только создание новых высокоточных автоматизированных средств диагностики, но и разработку программных комплексов и систем для хранения, обработки и анализа получаемой информации. В итоге, создается контур диагностики как инструмент наблюдений, оперативного контроля и анализа, результатом которых является эффективное планирование содержания и ремонтов инфраструктуры.

В настоящее время основными поставщиками диагностической информации являются автоматизированные средства диагностики. Особое место в ряду диагностических средств занимают диагностические комплексы контроля состояния технических объектов железнодорожной инфраструктуры АДК-И «ЭРА». Актуализация базовой диагностической информации по геометрии рельсовой колеи с достаточно высокой периодичностью обследований осуществляется путеобследовательскими станциями модельного ряда КВЛ-П.

Диагностический комплекс «ЭРА» обеспечивает в рамках одной проверки контроль более 120 различных параметров с привязкой к путевой железнодорожной и геодезической системам координат. Система георадиолокационного зондирования подповерхностных слоев насыпи и балластной призмы АДК-И «ЭРА», благодаря использованию антенн с различными частотами излучения, позволяет обнаруживать не только деформации основной площадки земляного полотна, но и нарушения границ конструктивных слоев. Данные системы пространственного сканирования в сочетании с информацией комплексного видеонаблюдения позволяют осуществлять контроль очертания балластной призмы и земляного полотна с выявлением мест с излишками или недостатками щебня в шпальных ящиках, наличием растительности. Видеоконтроль рельсошпальной решетки позволяет определять места подвижек рельсовых плетей относительно «маячных» шпал и состояние рельсовых скреплений. Реализованы современные решения в диагностике контактной сети, устройств автоматики и телемеханики, связи. Все эти возможности объединяет ключевой фактор, характеризующий современный уровень сложного технического изделия, – автоматизация процесса диагностики.

Современные решения в диагностике при безусловном обеспечении единства измерений позволяют сегодня при анализе и планировании комбинировать информацию с различных средств диагностики и эффективно использовать хронологию поколений диагностических данных. Расширение диагностических возможностей определило требования к комплексному представлению результатов контроля объектов железнодорожной инфраструктуры и послужило толчком к развитию и уточнению нормативно-технической базы.

Одними из базовых параметров в методологии УРРАН-RAMS являются отказы технических средств и объектов инфраструктуры. Произошедшие отказы фиксируются в различных автоматизированных системах ОАО «РЖД». На их основе оценивается интенсивность отказов, наработка на отказ, рассчитывается коэффициент готовности и т.д. Использование в расчетах отказов как произошедших событий, накладывающих эксплуатационные ограничения на перевозочный процесс, эффективно при работе на представительном статистическом материале: с оценкой на большом временном интервале значительного по протяженности участка пути (на полигоне дороги или, как минимум, дистанции).

При попытке детализации на уровне перегона или километра приходится сталкиваться с тем, что отказов за ограниченный период наблюдения на этих участках может и не быть. Как в этом случае определить интенсивность отказов и осуществить прогнозирование развития такого ограниченного участка для своевременного принятия мер по недопущению его перехода в опасное состояние? А вместе с тем каждый участок непрерывно изменяется, живет своей жизнью и напомнит о себе, при таком подходе, только после возникновения отказа. И в этом случае необходимо определить, является ли этот отказ случайным или же является закономерным следствием особенностей развития участка. Ответ на этот вопрос определяет комплекс мер, которые должны быть приняты подразделением, занимающимся обслуживаем участка, и, в конечном итоге, ресурсные затраты.

С целью решения этих проблем ОАО «РЖД» была поставлена задача определения наступления предотказного состояния любого участка пути (вплоть до отдельного километра или даже пикета) для организации его своевременного ремонта и обеспечения ранжирования различных участков пути для мотивации обслуживающего персонала. Для этого надо было перейти от методики, фиксирующей уже произошедшие отказы, к методике, опирающейся на фактическое состояние инфраструктуры и своевременное определение ее предотказного состояния.

Очевидно, что нецелесообразно вести какой-либо анализ развития и осуществлять прогнозирование для объектов, имеющих случайный характер отказов, связанных, в основном, с дефектами изготовления. В целом, эта задача может эффективно решаться только для тех технических объектов инфраструктуры, в первую очередь, протяженных, в которых формируются и развиваются деградационные процессы, обусловленные, прежде всего, процессами взаимодействия с подвижным составом, а это:

– геометрия рельсовой колеи;

– рельсы (короткие неровности на поверхности катания, износы, наклон поверхности катания, подуклонка, внутренние дефекты, связанные с усталостными процессами);

– рельсошпальная решетка (скрепления, шпалы);

– рельсовые цепи;

– балласт;

– земляное полотно;

– контактная сеть (эластичность подвески, натяжение контактного провода, его износ).

Эти же объекты, в свою очередь, в основном и определяют безопасность и готовность инфраструктуры к обеспечению перевозочного процесса и требуют наиболее значительных ресурсных вложений.

Рельсовая колея – составная часть рельсошпальной решетки, является самым нагруженным и активным объектом железнодорожной инфраструктуры, участвующим в перевозочном процессе, и в значительной степени зависит от пропущенного тоннажа. Ее состояние определяется не только взаимодействием с подвижным составом, но и состоянием балластной призмы и всего земляного полотна. В силу этих причин рельсошпальная решетка подвержена постоянным изменениям и нуждается в постоянном контроле. По геометрии рельсовой колеи на всех российских дорогах накоплена огромная база данных, собранная за несколько лет по результатам измерений путеизмерителей КВЛ-П. Поэтому в качестве первой очереди разрабатываемой системы определения предотказного состояния инфраструктуры была выбрана именно геометрия рельсовой колеи.

Для геометрии рельсовой колеи был разработан интегральный параметр – индекс состояния пути, который был сформирован на основе данных по нестабильности положения пути. Чем больше степень расстройства пути, тем выше индекс. Примером могут служить графики индексов состояния для двух разных участков пути. Второй участок, несмотря на то, что на нем ПОКА нет отказов, на самом деле находится в гораздо более худшем состоянии, чем первый, на котором УЖЕ зафиксированы отказы. И если первый участок можно привести в порядок в рамках технического обслуживания, убрав локальные неисправности, то на втором необходимо срочно планировать проведение ремонта.

График индекса состояния пути позволяет сравнивать между собой различные участки пути, а динамика развития индекса во времени позволяет не только выявить участки с деградацией пути, но и увидеть участки с «самовосстанавливающимися» расстройствами пути после проведенных ремонтов. Такие случаи указывают на то, что истинная причина развивающихся нарушений в процессе ремонта не была устранена.

В методику формирования индекса состояния заложены возможности учета установленных скоростей движения и индивидуальных особенностей конструкции и устройства железнодорожного пути. Недостаточно просто иметь возможность сопоставления различных участков пути между собой, необходимо знать, насколько они близки к критическому состоянию и способны эффективно выполнять свою задачу по обеспечению перевозочного процесса.

Установленная в итоге связь между реально зафиксированными отказами и индексом позволила определить корреляционную зависимость индекса состояния пути и выйти на определение уровня предотказности. Причем уровень предотказного состояния может быть определен уже не только для всей дороги в целом или для дистанции пути, но и для каждого перегона, километра или даже пикета.

На основе анализа предотказных состояний появляется возможность осуществлять прогнозирование развития состояния пути, прогнозирование вероятных сроков наступления нежелательного или недопустимого состояния пути, своевременное планирование необходимых ремонтных работ с целью недопущения перехода пути в состояние, при котором может произойти отказ.

Отработка методики определения предотказного состояния рельсовой колеи велась на полигоне Северной железной дороги. В отработке участвовали данные за трехлетний период, полученные с путеобследовательских станций КВЛ-П и диагностического поезда «ЭРА». Найденные решения были реализованы в программном обеспечении автоматизированного расчета предотказного состояния по результатам контроля геометрии рельсовой колеи ПГРК-УРРАН, которые могут иметь различные экранные формы по динамике предотказного состояния с функцией прогнозирования и карты развития предотказного состояния.

На базе разработанной технологии определения предотказного состояния пути по геометрии рельсовой колеи была разработана технология определения качества рельсовых скреплений. Как показали проведенные исследования, данный метод позволяет выявлять дефекты скреплений не только в кривых участках пути, но и в прямых. Технология прошла тестирование, на определенных ПГРК-УРРАН участках с нестабильными скреплениями были проведены натурные осмотры и получены подтверждения.

По результатам обработки формируются локальные ведомости с процентом нарушенных рельсовых скреплений на участках различной протяженности (перегон/станция, км, пикет).

В рамках дальнейшего развития системы мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры на основе методологии УРРАН, а также совершенствования системы контроля бесстыкового пути специалистами НПЦ ИНФОТРАНС были проработаны возможности комплексной оценки состояния бесстыкового пути.

Бесстыковой путь – это железнодорожный путь, состоящий из сварных рельсовых плетей и отличающийся своим температурно-напряженным состоянием. Условием нормальной работы рельсовой плети является равнонапряженное состояние по всей длине закрепленной плети. Но на практике в связи с различными причинами данное условие нарушается. Основными факторами, которые влияют на это, являются нарушение технологии закрепления рельсовой плети и угон рельсовой плети, связанный с разгонами и торможениями подвижного состава и ненадлежащим состоянием рельсовых скреплений, которые оказываются не в состоянии удержать плеть от продольных перемещений.

Но для того чтобы произошел выброс пути, недостаточно только нарушения нормальной работы рельсовой плети. Выброс пути происходит там, где также ослаблены удерживающие силы рельсошпальной решетки от поперечного сдвига. На это, прежде всего, влияют наличие неподбитых шпал, состояние плеча балластной призмы и заполнение шпальных ящиков.

Были определены основные факторы, оказывающие наибольшее влияние на состояние бесстыкового пути:

– отступления от равномерного (расчетного) распределения продольных температурных сил (угон рельсовых плетей);

– состояние рельсовых скреплений;

– состояние пути в плане;

– наличие неподбитых и отрясенных шпал;

– состояние плеча балластной призмы;

– заполнение шпальных ящиков.

Особую опасность вызывает сочетание данных факторов, возникающих в одном месте на незначительном по длине участке. Действие этих факторов изменяет соотношение сил, пытающихся сдвинуть рельсошпальную решетку и удержать ее, т.е. изменяет поперечную устойчивость бесстыкового пути.

Таким образом, комплексный подход и оценка по каждому из влияющих факторов позволят обеспечить наиболее полный анализ состояния бесстыкового пути в любой момент времени в целях заблаговременного определения участков пути с повышенным риском выброса и принятия необходимых корректирующих действий.

Эта работа по определению предотказного состояния железнодорожной инфраструктуры становится особенно актуальной сейчас, когда ставится задача рационального содержания инфраструктуры, ее эффективного обслуживания, так как позволяет осуществить переход от планирования по отработанному ресурсу к планированию по фактическому состоянию при безусловном обеспечении заданного перевозочного процесса.

© Евразия Вести XII 2013







XII 2013

Евразия Вести XII 2013

Стратегия гарантированной безопасности и надежности перевозочного процесса

Безопасность движения - ключевой элемент производственных процессов

Безопасность на стальных магистралях - важнейший приоритет

Эффективность кадрового обеспечения и научного сопровождения приоритетных проектов в области транспорта

Скрепление АРС: надежно, безопасно, эффективно

Гимназия МИИТ: путевка в транспортный университет

Интеллектуальные системы ЖАТ на службе безопасности движения

Приоритетная задача специалистов отрасли

Использование глобальных навигационных систем в технологии ремонта железнодорожного пути

Комплексная программа обеспечения безопасности

Локомотивные системы обеспечения безопасности движения поездов

Телемеханическая система контроля бодрствования машиниста

Тяговое оборудование «Сименс» для электровоза проекта 11201

Системы автоведения поездов и безопасность движения

Повышение эффективности тягового электроснабжения постоянного тока при введении тяжеловесного и скоростного движения поездов

Система цифровой технологической радиосвязи стандарта DMR DtranPulsar®

Автоматизированная система предрейсового медосмотра АСПО: безопасность и экономическая эффективность

Развитие системы управления безопасностью движения на «пространстве 1520»

Современные подходы к обеспечению безопасности

Комплексная безопасность и устойчивость транспортной системы

IV Международная научно-практическая конференция НП «ОПЖТ»

Главная стратегическая задача - повышение безопасности движения

PDF-формат



 

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

Евразия Вести