НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


Основные направления развития системы диагностики и мониторинга инфраструктуры ОАО «РЖД»

До последнего времени основным назначением диагностики являлось обеспечение безопасности движения. Однако современное развитие средств диагностики, автоматизация процессов измерения, обработки и анализа информации при экономном отношении к ресурсам ставят перед диагностикой новую цель – обеспечение рационального и эффективного содержания инфраструктуры на основе ее фактического состояния.

Основные направления решения этих сложнейших задач рассматривают в своей статье генеральный директор ЗАО НПЦ ИНФОТРАНС Игорь Константинович Михалкин и первый заместитель генерального директора компании Олег Борисович Симаков.

Новая целевая функция, не исключая сохранения безопасности движения, в большей степени направлена на решение главной задачи любой транспортной системы: обеспечение заданного перевозочного процесса на заданном уровне рисков с заданной системой обслуживания.

Основной задачей диагностики, наряду с фиксацией отдельных нарушений, влияющих на безопасность движения, должен стать переход к определению фактического состояния инфраструктуры, динамики ее развития и прогнозированию перехода в предотказное состояние с целью своевременного принятия мер по недопущению отказа. Диагностика должна стать активным компонентом инфраструктуры, непосредственно влияющим на ее качество и готовность к решению грядущих задач.

Можно выделить три составные части системы диагностики и мониторинга инфраструктуры железнодорожного транспорта:

– нормативно-техническая документация, на основе которой осуществляется функционирование всей системы диагностики и мониторинга (технические регламенты на контролируемые параметры, инструкции по их оценке, допустимые риски, программы и методики испытаний, регламенты взаимодействия элементов диагностики и мониторинга инфраструктуры, регламенты информационного взаимодействия с другими информационно-аналитическими системами ОАО «РЖД» и т.д.). Документация формирует «правовое поле» для функционирования всей системы диагностики и мониторинга железнодорожной инфраструктуры;

– инструментальная база (средства диагностики), которая осуществляет непосредственный контроль состояния инфраструктуры в необходимом объеме. Инструментальная база выполняет роль поставщика объективных данных в систему мониторинга и включает мобильные (специализированные, многофункциональные), ручные (съемные) и стационарные средства диагностики;

– интеллектуальное ядро – информационно-аналитическая подсистема диагностики и мониторинга, ведущая сбор, контроль кондиционности и достоверности, приведение к стандартному виду и синхронизацию получаемой информации, ее накопление и углубленный анализ. Она должна обеспечивать объективной информацией в необходимом и достаточном объеме другие информационно-аналитические системы ОАО «РЖД», системы технико-экономического анализа и принятия управленческих решений в целях эффективного управления инфраструктурой железнодорожного транспорта. Другими словами, интеллектуальное ядро реализует целевую функцию системы диагностики и мониторинга инфраструктуры на основе данных о ее фактическом состоянии.

Говоря о нормативно-техническом обеспечении, необходимо отметить основной, краеугольный принцип построения системы диагностики и мониторинга в целом – принцип единства измерений.

Требуется разработка или уточнение технических регламентов на измерение параметров различных объектов железнодорожной инфраструктуры. В этих регламентах должны быть даны четкие определения всех параметров, которые необходимо измерять и оценивать, условия выполнения измерений и их периодичность.

Возьмем простой пример. Есть ли однозначное трактование параметров «уровень» и «ширина колеи»? Путевой шаблон должен устанавливаться перпендикулярно рихтовочной нити, нерихтовочной, оси пути? Ширина колеи – это кратчайшее расстояние между рельсами с учетом наклепов и износа рельсов или измеренное на определенном заглублении? Что понимается под параметром «Уровень»? Это линия отсчета измерений, виртуально формируемая как свободно лежащая на головках рельсов или как проходящая через середины их поверхностей катания? На все эти вопросы должны быть однозначные ответы, прописанные в регламентах.

Сейчас, когда есть возможность вычислять пространственное положение рельсовых нитей, измерять поперечные профили рельсов и многое другое, просто необходимо давать максимально корректное определение параметров, опирающееся на научно-техническое описание объекта, а не на имеющиеся средства измерений. Не нормативно-техническая документация должна ориентироваться на то, что и как могут измерять разработчики систем диагностики, а разработчики систем диагностики должны измерять то, что требуется!

Инструментальные средства диагностики железнодорожной инфраструктуры должны обеспечивать измерение параметров в соответствии с едиными техническими регламентами. Выполнение разработанных требований должно неукоснительно выполняться всеми разработчиками диагностических средств. Все средства, измеряющие те или иные параметры, должны формировать их в установленном, стандартном виде, какие бы методы, датчики и схемы измерения при этом не использовались. Соблюдение принципа единства измерений должно стать одним из основных критериев при сертификации диагностических средств и последующем принятии решения о возможности их применения на сети железных дорог. Диагностические средства могут различаться только перечнем измеряемых параметров и точностью их измерения.

Приемка всех средств диагностики также должна осуществляться по единым программам и методикам испытаний, в основе которых должны лежать обеспечение единства измерений, проверка показателей повторяемости, воспроизводимости и сопоставимости.

Средства диагностики должны быть оптимизированы по своему составу, перечню диагностируемых параметров, периодичности работы с целью обеспечения системы диагностики и мониторинга информацией о состоянии инфраструктуры в необходимом и достаточном объеме для прогнозирования ее развития и своевременного принятия эффективных управленческих решений.

Основными задачами ручных средств должны стать обеспечение единства измерений, многофункциональность, автоматизация получения результатов в реальном времени и нацеленность на максимальную поддержку технологических процессов содержания инфраструктуры. Приемка вновь уложенного пути или пути после всех видов ремонтов с формированием паспорта участка – еще одна область применения подобных средств диагностики.

Стационарные средства также должны быть автоматизированы и информационно интегрированы в общую систему.

В наш век инновационных технологий техника развивается очень быстро. За короткий срок мобильные средства диагностики прошли значительную эволюцию. Если до 2000 г. широко применялись только узкоспециализированные диагностические вагоны-лаборатории (КВЛ-П разных моделей), то в период 2000–2007 гг. им на смену пришли вагоны с расширенным спектром контролируемых параметров (КВЛ-П сетевого уровня). Многофункциональность и автоматизация мобильных средств резко повысилась при появлении двухвагонного диагностического комплекса «ЭРА» (2007–2011 гг.).

В связи с этим узкоспециализированные вагоны-лаборатории будут постепенно заменяться на современные многофункциональные, максимально автоматизированные, высокопроизводительные средства диагностики, получающие информацию, необходимую для работы всего инфраструктурного комплекса ОАО «РЖД».

Основу парка мобильной диагностики должны составлять многофункциональные средства, которые не только позволяют получать одномоментный «снимок» всей инфраструктуры, но и уменьшают нагрузку на трафик и существенно снижают затраты на диагностику (диагностические комплексы «ЭРА»).

Важным направлением развития диагностики является определение поведения инфраструктуры в условиях взаимодействия с обращающимся подвижным составом. В рамках этого направления с 2011 г. были созданы многофункциональные диагностические лаборатории на базе локомотивов (СПЛ-ЧС200, СМДЛ-2ТЭ116). Применение современных технических решений позволило в ограниченном пространстве одной секции локомотива реализовать максимальную функциональность, аналогичную двухвагонным комплексам «ЭРА». Самоходные диагностические лаборатории на базе локомотивов обеспечивают контроль железнодорожной инфраструктуры (верхнее строение пути, контактная сеть, автоматика и сигнализация, поездная радиосвязь) на скоростях до 200 км/ч при осевой нагрузке до 23,5 тс.

Совместный проект ОАО «РЖД», ИНФОТРАНС и «Сименс АГ» – «ИНФОТРАНС-ВЕЛАРО Rus» – открывает новый класс автономных средств диагностики. Главная особенность проекта – интеграция средств диагностики в пассажирский поезд «Сапсан». Широкий спектр контролируемых параметров, высокая точность и максимальная автоматизация всех процессов управления, измерения, обработки и анализа информации без участия оператора обеспечивают полноту, объективность и достоверность получаемых данных, необходимых для контроля особо ответственных высокоскоростных направлений.

Инновационность проекта «Инфотранс-Веларо Rus» заключается в следующем:

– впервые в мире диагностическое оборудование такой широкой номенклатуры и высокой точности, работающее при всех погодно-климатических условиях на скоростях до 350 км/ч, устанавливается на обращающемся пассажирском составе;

– сокращение расходов на диагностику;

– повышение периодичности контроля позволяет вести эффективный мониторинг и прогнозирование состояния инфраструктуры;

– диагностика ведется в условиях реального взаимодействия высокоскоростного подвижного состава с путевой инфраструктурой и контактной сетью;

– полная автоматизация всех процессов управления диагностическим оборудованием не требуют присутствия оператора; имеется возможность получения контролируемых параметров и их оценки как по нормативам РФ, так и по европейским стандартам (EN).

Современные мобильные средства диагностики должны разрабатываться на основе принципов модульности и универсальности.

Данные от всех средств диагностики должны аккумулироваться в интеллектуальном ядре – информационно-аналитической подсистеме. Она, в свою очередь, должна служить информационной подложкой для других систем технико-экономического анализа и принятия управленческих решений ОАО «РЖД» в целях эффективного управления инфраструктурой железнодорожного транспорта, включая поддержку методологии УРРАН-RAMS.

Основные функции информационно-аналитической подсистемы заключаются в следующем:

– сбор данных, контроль их кондиционности и определение достоверности;

– анализ полноты диагностических обследований и планирование работы средств с целью обеспечения необходимого и достаточного уровня диагностики;

– оперативный контроль состояния инфраструктуры и взаимодействие с подразделениями текущего содержания по выявленным опасным ситуациям, контроль их устранения;

– информационная поддержка методологии УРРАН-RAMS, ситуационных центров и центров управления инфраструктурой;

– взаимодействие с другими информационно-аналитическими системами ОАО «РЖД».

Информационно-аналитическая подсистема диагностики и мониторинга фактически должна содержать информацию о состоянии технических объектов инфраструктуры на всем жизненном цикле, начиная с проекта. В обязательном порядке должны иметься данные по всем выполненным ремонтам и затратам на текущее содержание объекта, сведения по грузонапряженности и пропущенному тоннажу и т.д.

Основные принципы построения информационно-аналитической подсистемы диагностики и мониторинга:

– открытость (расширение функциональности системы возможно не только самим разработчиком системы, но и другими разработчиками);

– масштабируемость архитектуры (система должна быть легко наращиваемой как по функциям, так и по структуре и объемам обрабатываемой информации);

– ориентация на Web-технологии (доступ к информации возможен с любого рабочего места в соответствии с уровнем допуска);

– универсальность доступа к информации пользователям и внешним приложениям.

Система «ЭКСПЕРТ», удовлетворяющая в основном этим требованиям, готова и находится в опытной эксплуатации на Куйбышевской дороге.

В настоящее время уже разработан целый ряд внешних приложений системы «ЭСКПЕРТ», которые на основе данных диагностики на горизонте в несколько лет с большой достоверностью определяют уровень предотказного состояния пути по его геометрии и состоянию скреплений, стабильность балластной призмы и земляного полотна. Разработана методика комплексной оценки состояния бесстыкового пути, реализовано программное обеспечение планирования планово-предупредительных и средних ремонтов пути. В разработке находится методика планирования капитальных ремонтов пути и модернизаций на основе данных средств диагностики, включая многофункциональные диагностические комплексы.

В целом можно сказать, что в настоящее время уже существуют все предпосылки для того, чтобы к 2025 г. создать современную, не имеющую аналогов систему диагностики и мониторинга состояния железнодорожной инфраструктуры, которая позволит оптимальным образом обеспечить заданный перевозочный процесс на заданном уровне рисков при заданной системе обслуживания.

© Евразия Вести VII 2015

www.eav.ru