НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


О внедрении технологий КСПД ИЖТ в производственные процессы путевого хозяйства РЖД

Одной из целевых задач путевого хозяйства является эксплуатация пути в проектном положении. В случае разработки проекта с оптимальным расположением оси пути в плане и профиле, а затем его точного исполнения траектория движения поезда будет также оптимальной. Обеспечению наиболее благоприятных условий для взаимодействия пути и подвижного состава, а отсюда и решению базовых задач: безопасность движения, высокие скорости и плавность хода, низкий темп расстройства пути посвящена статья главного инженера АО «Транспутьстрой» доктора технических наук Вячеслава Михайловича Ермакова.

Лучшие мировые практики однозначно подтверждают истину – высокоточная геометрия рельсовой колеи необходима как на участках скоростного и высокоскоростного движения для обеспечения высокого уровня комфортабельности пассажиров, так и на участках с высокой интенсивностью грузового движения для снижения затрат на обслуживание пути и тягу поездов.

Во исполнение решений руководства ОАО «РЖД» на сети железных дорог внедряется Комплексная система пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ), которая состоит из нескольких блоков. Вначале создается высокоточная координатная система (ВКС), расположенная вдоль железнодорожного пути. Затем производится мобильное лазерное сканирование объектов инфраструктуры вдоль пути на ширину по 25 м с обеих сторон от пути, в результате которого каждая точка любого объекта получает привязку в абсолютной системе координат. На этой основе формируется цифровая модель пути (ЦМП), совокупность которых составляет базу пространственных данных.

Кроме ВКС и ЦМП, в состав КСПД входит оборудование: сервер для хранения базы данных, на наиболее ответственных участках – референсные станции для обеспечения точного позиционирования с использованием ГЛОНАСС, рабочие места, базовое и прикладное ПО.

ВКС и ЦМП в составе КСПД ИЖТ являются пространственной основой цифровой железной дороги, позволяющей оптимизировать основные производственные процессы не только инфраструктурного блока, но и в управлении движением поездов, обеспечении безопасности движения. Данные материалы создают базу для эффективного применения BIM-технологий (технологий информационного моделирования).

Проведенная в 2016 году работа по внедрению КСПД ИЖТ в производственные процессы ОАО «РЖД» позволила конкретизировать получаемые результаты на различных этапах жизненного цикла объектов инфраструктуры.

Использование единой высокоточной системы координат в сочетании с ГЛОНАСС и цифровыми технологиями позволяет перейти на новый уровень качества на всех этапах жизненного цикла. На стадии проектирования обеспечивается создание единого проектного решения (положения пути) с высокой точностью его привязки и возможности последующего использования без перепроектирования.

При строительстве или ремонтах железнодорожный путь ставится в оптимальное проектное положение и благодаря оптимизации параметров взаимодействия колеса и рельса повышаются скорости, плавность хода, увеличиваются межремонтные сроки.

В процессе эксплуатации уменьшаются затраты на текущее содержание пути и тягу поездов.

Высокоточное позиционирование процесса движения поездов повышает безопасность движения, создает условия для автоведения.

В 2016 году объем модернизации железнодорожного пути по технологии КСПД ИЖТ и ГЛОНАСС по сравнению с 2015 годом увеличен в 2,4 раза, что составило 120,6 км. Из них в дирекциях инфраструктуры: Октябрьской – 69,1 км, Московской – 22,5 км, Северной – 20,5 км, Юго-Восточной – 8,5 км.

Качество ремонтов пути по критерию исполненного положения оси пути на участках модернизации по традиционной технологии и по технологии КСПД ИЖТ и ГЛОНАСС имеет принципиальные отличия. Существенные отклонения на участках традиционной технологии вызваны низким уровнем точности (в соответствии с текущими требованиями документов по проектированию) на всех этапах, включая изыскания, проектирование, реализация проекта.

Инновационная технология обеспечивает результат иного порядка качества.

Отработана технология и выполнен планово-предупредительный ремонт по технологии КСПД ИЖТ (ППР) общим протяжением 391,6 км. Из них в дирекциях инфраструктуры: Октябрьской – 141,1 км, Московской – 86,3 км, Юго-Восточной – 45 км, Северо-Кавказской – 119,2 км.

Выполнение модернизации и ППР пути по технологии КСПД ИЖТ позволило улучшить положение оси пути, повысить плавность хода и скорость движения поездов. На участках общим протяжением 86,3 км (72% от выполненного объема) после модернизации пути по технологии КСПД ИЖТ повышена скорость движения поездов. В том числе по дирекциям инфраструктуры: Октябрьской – 69,1 км (100%), Московской – 4 км (18%), Северной – 8,1 км (40%), Юго-Восточной – 5,1 км (60%). Возможность повышения скоростей движения поездов не менее чем на 10% на участках, отремонтированных по технологии КСПД ИЖТ, подтверждается заключе-нием АО «ВНИИЖТ» от 29 мая 2017?г., подготовленным на основании действующих нормативных документов.

Примером повышения скоростей движения пассажирских поездов с одновременным повышением комфортабельности в части плавности хода служит участок Уваровка – Гагарин международного направления Москва – Смоленск – Брест, где после выполнения ППР по технологии КСПД ИЖТ с использованием комплекса Палас была повышена скорость для электропоезда «Ласточка» до 160 км/ч общим протяжением 34,7 км. Показатели вертикальных и поперечных ускорений на пилотном участке, полученные в поезде Ласточка при скорости 160 км/ч после ремонта снижены в два раза в сравнении со скоростью 140 км/ч до ремонта. Очевидно, что результат имеет новый качественный уровень.

В 2017 году предусмотрено выполнение модернизации пути по технологии КСПД ИЖТ на 255?км, в т.ч. на 22 км на Забайкальской дирекции инфраструктуры, а также ППР с повышением скоростей движения на 500 км основных пассажирских направлений.

В 2016 году ВНИИЖТ выполнил целевые исследования по сравнению стоимостей жизненных циклов участков пути, отремонтированных по технологии КСПД ИЖТ и по традиционной на основе анализа фактического состояния геометрии рельсовой колеи. В целях определения эффективности высокоточной постановки пути в проектное положение, затрат на текущее содержание пути, математического моделирования условий взаимодействия и темпов деградации пути.

Результаты проведенных исследований позволили на данном этапе увеличивать межремонтный срок пути после модернизации по технологии КСПД ИЖТ на 10%.

Помимо эффектов, в хозяйстве пути ВНИИЖТом совместно с ПКБ ЦТ в 2016 году было выявлено снижение сил сопротивления движению поезда, в т.ч. благодаря устранению длинных неровностей профиля и плана пути после его постановки в проектное положение по технологии КСПД ИЖТ. Полученные результаты снижения расхода электроэнергии на тягу нужно уточнить в 2017 году после года эксплуатации.

Созданные цифровые модели пути по результатам высокоточных съемочных работ, а также разработанное прикладное программное обеспечение позволили получить достоверную информацию о фактическом состоянии по габаритам приближения строений.

По данным АГО-1 на сети железных дорог около 6 тыс. негабаритных мест или 4,8 шт./100 км развернутой длины главных путей. По материалам КСПД ИЖТ на протяжении 11,4 тыс. км было выявлено 20,5 тыс. негабаритных мест – это 180 шт./100 км или в 40 раз больше. При этом их большая часть имеет малые величины негабаритности и фактически не угрожает безопасности движения. Однако это – нарушения ГОСТ и они требуют устранения.

При анализе участков выполненной в 2013 году модернизации пути на 285 км по результатам высокоточной съемки, проведенной в 2014 году. Выявлено 353 негабаритных места или 123 шт./100 км, затраты на устранение которых не потребовались бы, если бы все работы выполнялись в едином координатном пространстве.

Здесь же иллюстрация недопустимости проектирования и строительства всех объектов инфраструктуры в разных системах координат. Высокоточная съемка и создание ЦМП на МЦК были выполнены 30 июля 2016 года практически сразу после завершения строительных работ. Выявлено 404 негабаритных места на протяжении 162 км – 3 главных пути по 54 км МЦК, что составило 294 негабарита на 100 км. Затраты на устранение негабаритных объектов, созданных при строительстве, превышают затраты на создание высокоточной координатной системы.

Пока в начальной стадии интеграция диагностики инфраструктуры в единое координатное пространство. В 2017 году планируется дооснастить диагностический комплекс ЭРА для отработки соответствующих технологий. Помимо высокоточной привязки выявляемых дефектов и навигации при их определении на месте, важнейшим результатом ожидается актуализация высокоточных ЦМП по данным периодических проходов диагностических вагонов.

На сервере ГВЦ ОАО «РЖД» введен в постоянную эксплуатацию аппаратно-программный комплекс АПК КСПД ИЖТ. В 6-ти дирекциях инфраструктуры установлены 16 АРМов КСПД ИЖТ. В ближайшее время планируется работа по интеграции АПК КСПД ИЖТ с ЕК АСУ И и другими АСУ ОАО «РЖД».

Нормативная база КСПД ИЖТ включает документы федерального уровня и утверждаемые ОАО «РЖД» и насчитывает 30 документов. В 2017 году будут введены 2 стандарта ОАО «РЖД» и откорректировано 3 документа, нормирующих затраты в путевом комплексе на участках, на которых выполнена модернизация по технологии КСПД ИЖТ и ГЛОНАСС.

Интеллектуальная собственность ОАО «РЖД» в части КСПД ИЖТ защищена 6-ю патентами.

В части путевого комплекса основным направлением развития КСПД ИЖТ является увеличение ежегодных объемов модернизации пути, т.к. после ее проведения формируются основные эффекты и сокращаются расходы в хозяйстве. В 2018 году возможно выполнение модернизации на участках созданной ВКС, что составляет 687 км, в т.ч. – на 70 км на Забайкальской ж.д.

В целях последовательного увеличения объемов модернизации пути по технологии КСПД ИЖТ принята стратегия создания ВКС и ЦМП на участках предстоящей модернизации пути. Для этого принят полигон линий 1–2 классов, на которых выполняется практически 100% модернизации пути. При этом выстроена очередность их включения в состав полигонов КСПД ИЖТ по критерию наибольших годовых объемов модернизации на единицу длины.

Таковыми являются участки Транссиба на Восточном полигоне: Тайшет – Петровский Завод – Архара – Находка. В европейской части: Челябинск – Уфа – Самара – Саратов – им. М.Горького – Сальск, БМО (Большое кольцо Московской ж.д.).

Предлагается в 2017 году начать работы по созданию ВКС на 677 км участков модернизации 2019 года на Транссибе Восточного полигона, имеющем наибольшие удельные объемы модернизации пути. Затем создание ЦМП и разработка проектов – в 1 полугодии 2018 г., высокоточное координатное сопровождение модернизации – в 2019 г., объем которой в данном случае будет увеличен до 1369 км (около 45% от годового объема).

В 2018 году дополнительно создать ВКС на фронтах модернизации 2020 года протяжением 866 км, в т.ч. на участках Транссиба Восточного полигона, а также на направлении Челябинск – Уфа – Самара – Саратов-им. М.?Горького – Сальск и на БМО. Объем модернизации по технологии КСПД ИЖТ в 2020 г. составит 1650 км (около 55% от годового объема).

В настоящее время в путевом хозяйстве практически исчерпаны возможности повышения мощности пути. Качество рельсов и других элементов верхнего строения пути достигло мирового уровня. В этих условиях наиболее эффективным направлением повышения надежности и долговечности пути является оптимизация условий его взаимодействия с подвижным составом, что обеспечивается применением высокоточных координатных и цифровых технологий.

© Евразия Вести VIII 2017

www.eav.ru