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:


 

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Контрольно-оповестительные системы для карстоопасных участков железнодорожного пути

Вопросам применения контрольно-измерительной системы мониторинга на основе распределенных волоконно-оптических сенсоров на карстоопасных участках железнодорожного пути посвящена статья к.т.н., в.н.с. путеиспытательной лаборатории кафедры «Путь и путевое хозяйство» ФГБОУ ВО «Российский университет транспорта» (МИИТ) Андрея Николаевича Савина и коллектива компании ЗАО «Лазер Солюшенс»: начальника технического отдела – Дмитрия Андреевича Комарова, руководителя технической службы – Максима Алексеевича Солодянкина, руководителя департамента по работе с ключевыми клиентами – Дениса Анатольевича Чугунова.

Савин А.Н.
Комаров Д.А.
Солодянкин М.А.
Чугунов Д.А.
Варианты исполнения сенсора деформации (слева) и сенсора температуры (справа)
Проведение натурных испытаний. Вид имитатора карстового провала (слева) и их установка в траншее
Внешний вид шкафа с оборудованием в помещении серверной
Карстово-суффозионные процессы относятся к наиболее опасным природным процессам и явлениям, развитие которых в основании железнодорожного пути приводит к деформациям его сооружений, вызывая снижение безопасности движения поездов. При этом суммарная протяженность участков пути сети дорог ОАО «РЖД», подверженных карстовым деформациям, составляет около 220 км или 13% от общего протяжения деформирующихся участков пути, расположенных в сложных инженерно-геологических условиях.

Наибольшее распространение карстовые деформации имеют место на Горьковской, Свердловской и Куйбышевской железных дорогах. Так, на Горьковской железной дороге только за последние 9 лет в непосредственной близости от железнодорожных путей зафиксировано 37 карстовых деформаций, причем 15 из них на скоростном участке Москва – Нижний Новгород.

Опасность развития карстового процесса для железнодорожного пути обусловлена возможностью образования в его основании различных проявлений карста в виде провалов, воронок, оседаний, которые, в свою очередь, могут являться причинами образования деформаций земляного полотна и, как следствие, приводить к резкому искажению геометрии рельсовой колеи. Кроме того, возможно формирование в основании и зонах расположения инженерных сооружений подземных проявлений карста в виде полостей, обводненных сильно трещиноватых и разуплотненных зон грунтов.

Процесс развития карстовых деформаций в основании земляного полотна является сложным и многофакторным. Скорость образования карстовых деформаций может колебаться от нескольких лет (например, при понижении земной поверхности, образовании воронок) до, практически, мгновенной (катастрофической) при образовании карстовых провалов.

Опасность карста для железнодорожного пути и степень риска может быть оценена в соответствии с положениями и рекомендациями «Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути в карстоопасных районах», утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» от 30.11.2011, №?2576р. При этом в соответствии с Инструкцией на участках с недопустимым и нежелательным карстовым риском необходимо устройство контрольно-оповестительных систем (КОС).

Одним из перспективных направлений по контролю протекания осадок земляного полотна железнодорожного пути на закарстованных территориях является применение разработанной компанией ЗАО «Лазер Солюшенс» волоконно-оптической системы мониторинга на основе специально сконструированных распределенных сенсоров.

Описание системы

Структурно система состоит из линейной и программно-аппаратной частей. Линейная часть включает в себя следующие подсистемы:

– деформационную, для мониторинга подвижек земляного полотна;

– температурную, для компенсации температурных эффектов и подключения сенсоров к программно-аппаратной части.

Таким образом, линейная часть представляет собой совокупность волоконно-оптических сенсоров, которые являются волоконно-оптическими кабелями специальной конструкции и позволяют измерять распределения деформации и/или температуры по всей длине контролируемого участка.

Сенсоры являются полностью пассивными элементами, не требующими электропитания, стойкими к химическим и механическим воздействиям, к коррозии и не оказывают влияния на устройства СЦБ и связи железной дороги. Установка сенсоров выполняется в основании земляного полотна при его сооружении, или в грунты основной площадки эксплуатируемого земляного полотна. Такой способ монтажа позволяет вести мониторинг подвижек грунтов в результате протекания карстовых процессов на самых ранних этапах их образования вдоль всего участка мониторинга, когда еще не потеряна прочность вышележащих слоев земляного полотна, что позволяет своевременно, до выхода деформаций на поверхность, предпринять меры по проведению своевременных противокарстовых мероприятий.

Программно-аппаратная часть системы включает в себя анализатор вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ), который представляет собой импульсный оптический рефлектометр, элементы подключения сенсоров, оборудование первичной обработки данных, связи, питания, располагаются в 19" шкафу в блок-контейнере или ином помещении с поддерживаемым режимом температур +5…+35°С.

На одном анализаторе может быть до 21 независимых каналов, каждый из которых может контролировать участок до 80 км.

Система данного типа позволяет в реальном масштабе времени осуществлять контроль состояния протяженных объектов инфраструктуры, обнаруживать на ранней стадии процессы, приводящие к возникновению аварийных ситуаций, и осуществлять информирование аварийных служб и служб эксплуатации объектов.

Перед непосредственным внедрением предлагаемой ЗАО «Лазер Солюшенс» волоконно-оптической системы мониторинга на сети железных дорог был проведен ряд полигонных испытаний на действующих объектах.

Натурные испытания на Горьковской дороге

В соответствии с принятыми решениями секции «Путь и путевое хозяйство» Научно-технического совета ОАО «РЖД» от 10 июня 2014 года для определения оптимальной системы сигнализации на карстоопасных участках Управлением пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры совместно с Центром ИССО и МИИТом, были проведены натурные испытания контрольно-оповестительной системы для карстоопасных участков железнодорожного пути.

Целью данной работы была оценка соответствия контрольно-оповестительной системы (КОС), представленной на испытания техническим требованиям.

По результатам работ было установлено, что представленная к натурным испытаниям КОС соответствует техническим требованиям к контрольно-оповестительным системам для карстоопасных участков железнодорожного пути и обеспечивает сбор, хранение (архивацию) и анализ данных о деформациях грунтов, формирует дифференцированные сигналы тревоги при просадке грунта, начиная с 15 мм и дальше с шагом 5 мм, при этом обеспечивая точность локализации деформируемого участка ±1 м с периодичностью опроса 4–10 минут.

Кроме того, результаты испытаний показали возможность использования сигнализации данной конструкции для контроля осадочных и сдвиговых деформаций грунтовых массивов.

Реализация КОС на Горьковской дороге

В соответствии с результатами, полученными в ходе натурных испытаний, КОС рекомендована для установки с целью контроля состояния карстоопасных участков железнодорожного пути.

Первым этапом стала инсталляция системы протяженностью 2,3 км на участке ПК 3974+00 – ПК 3997+50 Сейма – Дзержинск Горьковской железной дороги и была запущена в эксплуатацию в конце 2015 года.

Оборудование программно-аппаратной части системы установлено в телекоммуникационный шкаф, размещенный в помещении серверной базы ПЧ ИССО.

Перед запуском, система прошла приемо-сдаточные испытания, в ходе которых в произвольных местах участка мониторинга были откопаны шурфы глубиной до уровня укладки сенсоров. Поверх шурфа устанавливалось устройство для поднятия сенсора, с закрепленным приспособлением для измерения вертикальных перемещений в пределах 30 мм с точность ±1 мм.

В процессе проведения испытаний сенсор поднимался на установленные в Методике величины, после чего система выдавала сигнал тревоги с отображением на автоматизированном рабочем месте оператора.

Итоги и перспективы применения

На данный момент ведется разработка проекта по увеличению участка мониторинга КОС, установленной на Горьковской железной дороге. К концу текущего года планируется довести протяженность контролируемого участка до 6 км.

Принцип работы анализатора, входящего в состав программно-аппаратной части, позволяет помимо использования в качестве КОС проводить измерения ряда других параметров. Например, использование распределенных волоконно-оптических сенсоров в составе специальных скважинных термометров позволит вести мониторинг распределения температуры в толще многолетнемерзлых грунтов с разрешением по стволу скважины недостижимым для применяемых на данный момент методов. При этом – программно-аппаратная часть системы в большинстве своем останется та же.

Таким образом, комбинируя различные типы распределенных сенсоров, способы их монтажа на объекте и применяемую оснастку, появился уникальный инструмент для контроля состояния протяженных объектов инфраструктуры, позволяющий обнаруживать и осуществлять информирование аварийных служб и служб эксплуатации объектов о возникновение аварийных ситуаций на ранних этапах.

© Евразия Вести VIII 2017



VIII 2017

Евразия Вести VIII 2017

Инфраструктурный комплекс: тенденции и перспективы

Равноресурсность элементов верхнего строения пути

Совершенствование системы текущего содержания железнодорожного пути и инженерных сооружений

Современные системы обучения в хозяйстве пути ЦДИ – филиала ОАО «РЖД»

Инновационные технологии текущего содержания и ремонта железнодорожного пути

Восточно-Сибирская железная дорога - опыт эксплуатации рельсовых скреплений

ЦДРП – филиал ОАО «РЖД»: вопросы качества, новые технологии

Инновации при проектировании железнодорожных путей: проблематика, опыт, решения

Новосибирский стрелочный завод - инновационный путь развития

Техника для полигонных технологий диагностики инфраструктуры

Тенденции мировой диагностики

Новые технические средства и технологии неразрушающего контроля объектов инфраструктуры

Точность контроля рельсов – залог «бархатного» пути

«РДМ-ВИГОР» - никаких компромиссов за счет качества

Потенциал инновационной деятельности

Продукция ООО «Механизированная колонна №?20» - вклад в обеспечение безопасности и надежности работы инфраструктуры

Обновление инфраструктуры требует комплексного подхода

О внедрении технологий КСПД ИЖТ в производственные процессы путевого хозяйства РЖД

ОАО «ЭЛТЕЗА»: поставщик комплексных технических решений и услуг

Упругое рельсовое скрепление ПФК-350 - опыт внедрения и эксплуатации

Зарекомендовавшее во всем мире «ноу-хау» из Австрии

Экспертный надзор за состоянием технических средств железных дорог

PDF-формат



 

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

Евразия Вести