НАУКА


Роль АО «ВНИКТИ» в обеспечении безопасности движения на железных дорогах ОАО «РЖД»

Безопасность движения – приоритет в сфере деятельности ОАО «РЖД», и задача АО «ВНИКТИ» как дочернего предприятия состоит в техническом, технологическом и нормативном обеспечении безопасности движения и эксплуатации в отношении подвижного состава и его взаимодействия с элементами железнодорожного пути.

О роли одного из ведущих железнодорожных НИИ отрасли в обеспечении безопасности движения поездов пойдет речь в статье заместителя генерального директора АО «ВНИКТИ» кандидата технических наук Александра Леонидовича Бидули.

В рамках своих компетенций АО «ВНИКТИ» реализует свой научно-технический потенциал в части повышения безопасности движения подвижного состава по следующим направлениям:

– создание подвижного состава с применением современных расчетных методов и методик моделирования и испытаний, позволяющих минимизировать и исключить риски нарушения безопасности движения на стадии создания и освоения производства;

– экспериментальные и теоретические исследования взаимодействия различных видов подвижного состава и железнодорожного пути для различных условий эксплуатации с целью определения и обеспечения критериев безопасной эксплуатации подвижного состава и инфраструктуры, в том числе при расследовании случаев, касающихся аварий и крушений подвижного состава;

– продление срока службы подвижного состава с требованием обеспечения его безопасной эксплуатации;

– разработка нормативных документов, регламентирующих обязательные технические требования и условия эксплуатации, направленные на обеспечение безопасности движения;

– поиск, разработка и исследование перспективных технологий мониторинга взаимодействия пути и подвижного состава с целью исключения из эксплуатации подвижного состава и выявления экстремальных, рисковых условий работы железнодорожного пути.

Для решения задач безопасности движения подвижного состава (локомотивов, вагонов, путевых машин) в АО «ВНИКТИ» применяются методы компьютерного моделирования с использованием специализированного программного комплекса «Универсальный механизм», разработанного в Брянском государственном техническом университете (БГТУ) под руководством профессора Д.Ю. Погорелова в сотрудничестве со специалистами АО «ВНИКТИ».

В институте создан банк математических моделей всех эксплуатируемых в настоящее время на железных дорогах России локомотивов и наиболее распространенных вагонов. Все модели, соответствующие серийному исполнению экипажей, были доведены специалистами института с учетом результатов проведенных ранее ходовых динамических испытаний.

Применение компьютерного моделирования позволяет:

– определять основные динамические характеристики экипажей (рамные и боковые силы, вертикальные и горизонтальные ускорения кузова, коэффициенты динамики, прогибы упругих элементов и др.) при движении в прямых и кривых участках пути, в режимах тяги, торможения и выбега с учетом неровностей, соответствующих реальному железнодорожному пути различного состояния;

– выполнять статистическую обработку расчетных показателей;

– варьировать основные геометрические, инерционные, жесткостные и упруго-диссипативные параметры моделей;

– исследовать движение экипажей при различных профилях колес и рельсов, жесткостных характеристиках пути с использованием различных моделей сил крипа при различных значениях коэффициента трения;

– исследовать силовое взаимодействие колеса и рельса, а также процессов схода колесной пары с рельса;

– исследовать как процессы продольной динамики поезда, так и трехмерную динамику отдельных вагонов в составе поезда в различных режимах ведения поезда.

В настоящее время в институте проводятся следующие работы с применением компьютерного моделирования:

– работы по оперативному анализу причин схода подвижного состава в поездах;

– выявление граничных условий содержания экипажей локомотивов, вагонов и пути;

– определение влияния осевых нагрузок, разности диаметров колес по сторонам колесной пары и в тележке, ширины рельсовой колеи и возвышения наружного рельса, профилей колес и рельсов, жесткости пути.

Разработка, модернизация практически любого подвижного состава невозможны без применения современных методов прочностных исследований, позволяющих еще на стадии проектирования определить слабые места конструкции и предложить мероприятия по их усилению для исключения рисков нарушения безопасности движения.

Перечень проводимых специалистами АО «ВНИКТИ» работ в этом направлении многогранен и охватывает практически все вопросы прочности и динамики подвижного состава, включая элементы верхнего строения пути – от прочности рамных конструкций экипажей железнодорожного подвижного состава до контактно-усталостной прочности рельсов, от вопросов механических свойств сталей и сплавов до вопросов расчета живучести, трещиностойкости материалов при отрицательных температурах и при гигацикловой усталости.

АО «ВНИКТИ» обладает набором лицензионных программ компании MSC Software – одного из мировых разработчиков и поставщиков программных продуктов, систем и услуг в области информационных технологий, использование которых обеспечивает повышение эффективности разработки новых изделий и производства продукции. В институте имеются необходимые технические средства и, что самое главное, высококвалифицированные авторитетные в отрасли специалисты, прошедшие профессиональное обучение, имеющие огромный опыт работы в испытательной отрасли и сертифицированные для выполнения работ с применением лицензионного программного обеспечения.

Особенностью проводимых институтом работ заключается в сочетании и взаимоувязке теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих верифицировать результаты теоретических исследований экспериментальными данными, что в дальнейшем позволяет применять разработанные компьютерные модели объектов более эффективно с исключением риска получения неправильного результата. Для этих целей институт имеет свой аттестованный испытательный полигон длиной 30 км с полным набором элементов верхнего строения пути, включая требуемые кривые и прямые участки пути, стрелочные переводы с целью проведения полномасштабных ходовых прочностных и динамических, по воздействию на путь и тормозных испытаний, а также более 40 аттестованных испытательных стендов, многие из которых не имеют аналогов.

Важнейшими вопросами, связанными с безопасностью движения являются задачи автоматизированного выявления подвижного состава с параметрами, способствующими сходу во время движения, а также выявления критичных отступлений железнодорожного пути.

Существующие в настоящее время системы выявления дефектных колесных пар в большинстве своем являются индикаторными за исключением тех, которые регистрируют силы взаимодействия колеса и рельса. Но эти системы, построенные на основе применения тензодатчиков, имеют низкую надежность и долговечность.

Альтернативой существующим системам может быть комплексная система выявления вагонов с отрицательной динамикой на основе квазираспределенных оптоволоконных датчиков, которая позволит выявлять вагоны с дефектными колесными парами, повышенным сопротивлением вписывания в кривые, повышенными показателями виляния, боковой качки и галопирования, неправильным распределением груза в вагоне. При этом обеспечиваются такие важные, свойственные оптоволоконным системам качества, как помехозащищенность, надежность и долговечность, охват большой измерительной зоны и снижение количества коммутационных линий.

Еще одним из перспективных направлений обеспечения безопасности движения является мониторинг состояния пути под движущимися поездами с применением технологии акустического зондирования DAS, основной целью которого является определение температуры закрепления плети бесстыкового пути и ее распределение вдоль оси пути, а сопутствующими – определение повреждения рельсов и скреплений, выявление сходов колесных пар, занятость переездов, наличие волочащихся объектов и др. Эти вопросы, особенно связанные с выбросами пути, являются одними из приоритетных в направлении обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте и в настоящее время требуют оперативного и эффективного решения.

В октябре 2017 г. в АО «ВНИКТИ» состоялся научно-технический совет, на котором были рассмотрены вопросы применения оптоволоконных технологий, проанализирован отечественный и мировой опыт, в том числе результаты исследований АО «ВНИКТИ» в этом направлении. На основании представленных докладов, работ зарубежных и отечественных исследователей показаны возможные революционные результаты от применения DAS-технологий и приняты следующие решения:

– специалистам АО «ВНИКТИ» сформировать предложения по развитию тематики внедрения оптоволоконных технологий мониторинга подвижного состава и инфраструктуры для включения поисковых работ данного направления в план научно-технических работ 2018–2019 гг.;

– обратиться к руководству ОАО «РЖД» с предложением профинансировать пилотный проект по дальнейшему развитию и внедрению на сети оптоволоконных систем диагностики. Специалистам АО «ВНИКТИ» разработать пилотный проект оборудования участков кривых радиусом 300 и 600 м полигона Голутвин – Озеры оптоволоконными системами оценки воздействия на путь, выявления вагонов с отрицательной динамикой и дефектных колесных пар, системой оценки устойчивости бесстыкового пути на базе технологии распределенного акустического мониторинга DAS и представить технико-экономическое обоснование затрат на оборудование полигона. Оптоволоконные системы для мониторинга состояния инфраструктуры в сравнении с традиционными системами диагностики рассматривать с учетом стоимости жизненного цикла, так как одной из основных проблем, тормозящих внедрение, является дороговизна подсистем обработки данных для оптоволоконных систем;

– специалистам АО «ВНИКТИ» разработать дорожную карту по реализации проектов мониторинга подвижного состава и инфраструктуры с использованием оптоволоконных технологий по указанным выше направлениям;

– специалистам АО «ВНИКТИ» продолжить исследования применения DAS-технологий в рамках научно-технических работ 2018–2019 гг. с целью определения сферы применения и отработки технологии использования для мониторинга подвижного состава и железнодорожного пути.

В настоящее время предложения АО «ВНИКТИ» сформулированы и направлены в ЦТех ОАО «РЖД» для рассмотрения и реализации в плане научно-технических работ 2018–2019 гг.

Повышение безопасности движения на железных дорогах ОАО «РДЖ» требует консолидации усилий многих предприятий отрасли, решения сложных, нетривиальных организационных, технических вопросов, привлечения новейших достижений информационных технологий, и в решении этих сложных задач коллектив АО «ВНИКТИ» вносит достойный вклад в обеспечение безопасности на железнодорожном транспорте, используя весь свой научно-технический потенциал.

© Евразия Вести XII 2017

www.eav.ru