НОВОСТИ И ПУБЛИКАЦИИ

Новый уровень технического обслуживания пути, Журнал «Путь и Путевое хозяйство», Январь, 2013 №1


Современное развитие техники и технологий позволяет организовать строительство, техническое обслуживание инфраструктуры, а также управление перевозочным процессом на железнодорожном транспорте на более высоком уровне. В статье речь пойдет о комплексной системе пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ), включающей в себя высокоточную координатную систему (ВКС), информационную базу и совокупность специализированных рабочих мест, реализующих централизованный и стандартизированный сбор, хранение, обработку, анализ данных об объектах инфраструктуры и происходящих в ней событиях, а также обеспечение доступа потребителей к данным ресурсам.

Аппаратно-програмный комплекс включает в себя:

1. Базовое ПО

2. Прикладное ПО

  • Проверка габаритов элементов инфраструктуры
  • Мониторинг состояния полосы отвода
  • Проверка высоты контактного провода
  • Проверка ширины междупутий
  • Контроль плеча балластной призмы
  • Контроль положения предельных столбиков, входных светофоров
  • Просмотр данных георадарного обследования

Основное преимущество функционирования инфраструктуры в условиях КСПД ИЖТ — устройство и поддержание ее объектов в проектном, т.е. идеальном состоянии. Благодаря этому оптимизируются условия взаимодействия пути с подвижным составом, контактной сети, систем автоматики, в результате чего снижаются темпы расстройства пути, контактной сети и подвижного состава, расходы на тягу поездов.

Система позволяет оптимизировать и принимаемые решения, и отдельные операции в части диагностирования, планирования, проектирования, выполнения технического обслуживания инфраструктуры. КСПД ИЖТ повышает уровень автоматизации движения поездов и выполнения отдельных операций по обслуживанию инфраструктуры (рельсосмазывание, рельсошлифование и др.), способствует развитию интермодальных перевозок (интеграция Малого железнодорожного кольца Москвы с системой метро и наземного городского транспорта), повышению точности межевания полосы отвода и решению кадастровых задач.

В КСПД ИЖТ входит ВКС, привязка к которой выполняется при высокоточных съемочных работах (ВСР). В результате лазерного сканирования объектов инфраструктуры вдоль пути (по 50 м с обеих сторон) каждая точка любого объекта получает привязку в абсолютной системе координат. Это так называемая цифровая модель пути (ЦМП). Совокупность моделей формирует базу пространственных данных.

Кроме ВКС и ЦМП, КСПД ИЖТ включает в себя серверы для хранения базы пространственных данных, референсные станции для обеспечения точного позиционирования с использованием ГЛОНАСС, программное обеспечение (ПО).

При техническом обслуживании инфраструктуры КСПД ИЖТ используют на всех этапах жизненного цикла. Поэтому техническое содержание и ремонты осуществляют, сохраняя проектное положение оси пути, которое было заложено первоначально при строительстве. Проекты готовят в цифровом виде при строгом обеспечении габаритных размеров, увязке с прилегающими объектами инфраструктуры. Путевые машины с использованием спутниковых приемников определяют свое местоположение в абсолютной системе координат и имея в памяти бортового компьютера проектное положение пути, выполняют необходимые сдвижки и подъемки.

 Приемку отремонтированного участка осуществляют после съемки положения пути тележкой со спутниковым оборудованием и сопоставления проектной оси пути с исполненной. Точная координатная привязка объектов и событий позволяет обоснованно назначать объемы и участки текущего содержания пути. Все это в итоге позволяет содержать объекты инфраструктуры в проектном, т.е. идеальном состоянии с соответствующей оптимизацией стоимости жизненного цикла.

Третьего сентября 2013 г. состоялось беспрецедентное событие — заседание Правления ОАО «РЖД» с выездом на участок ремонта пути. На перегоне Редкино—Тверь высокоскоростной магистрали Санкт- Петербург—Москва членам Правления продемонстрировали работу путевых машин с использованием КСПД ИЖТ.

Следует отметить, что в 1996 г. на этой линии прошло выездное заседание коллегии Министерства путей сообщения РФ, на котором были представлены новые технологии ремонтов пути (с глубокой очисткой щебня, укладкой пенополистирола, плетей длиной с перегон и др.), казавшиеся тогда отдаленной перспективой. Однако уже через несколько лет их распространили на всю сеть.

На сегодняшний день спутниковым оборудованием в Октябрьской дирекции инфраструктуры и Октябрьской дирекции по ремонту пути оснащены три типа машин — РМ-800, ВПО-3000, «Дуоматик 09-32». Кроме того, усилиями Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС), ЗападноСибирской дирекции инфраструктуры и Западно-Сибирской дирекции по ремонту пути оборудованы щебнеочистительные, выправочно-подбивочные маши
ны, а также электробалластер.

 

 Работа «Дуоматик 09-32» на выездном правлении ОАО «РЖД» (перегон Редкино—Тверь)

КСПД ИЖТ внедряют в рамках договора между ЗАО «Транспутьстрой» и Центральной дирекцией инфраструктуры. При этом выполняют высокоточные съемочные работы, создают высокоточную координатную систему и цифровую модель пути. К концу 2014 г. данными системами оснащено 6,6 тыс. км эксплуатационной длины сети, до конца 2017 г. обустроят 17,2 тыс. км или около 35 тыс. км развернутой длины главных путей.

Кроме того, решением выездного заседания Правления от 3 сентября 2013 г. предусмотрено формирование ВКС на этапе изысканий с последующим созданием полной КСПД ИЖТ при реализации инфраструктурных проектов (БАМ, Транссиб и др.). В настоящее время ведутся изыскательские и проектные работы в рамках развития Восточного полигона общей протяженностью около 10 тыс. км, которые также должны выполняться на базе КСПД ИЖТ в несколько этапов.

Первый будет включать в себя закрепление и координирование на всем протяжении полигона через 30—50 км каркасной сети — мест установки базовых станций, их оснащение спутниковым оборудованием, создание каналов связи и серверов обработки данных. Это позволит всем подрядным организациям выполнять проектноизыскательские и строительномонтажные операции в единой системе координат, исключить привязку к местным геодезическим сетям и дополнительные съемки с целью увязки проектных решений, полученных в различных местных системах координат. Учитывая, что территория, по которой проходят Байкало-Амурская и Транссибирская магистрали, наименее оснащена в геодезическом плане, такая экономия может составить до 10 % стоимости проектно-изыскательских работ.

На втором этапе завершится создание ВКС, заключающееся в сгущении опорной геодезической сети в рамках титулов нового строительства по каждому объекту.

Третий этап — окончательное устройство ВКС на остальной протяженности полигона — реализуется в рамках текущих проектов по модернизации пути.

 В итоге подготовленная на Восточном полигоне КСПД ИЖТ после объединения с участками в европейской и западносибир-
 ской частях сети обеспечит использование инновационной технологии практически на всех основных направлениях.
Какие же основные решения, связанные с созданием КСПД ИЖТ, реализованы на сегодняшний день? ОАО «РЖД» подготовлен и утвержден Проект инвестиционной программы поставки аппаратно-программных комплексов, оснащения соответствующим оборудованием путевых машин и средств диагностики, который в ближайшее время будет вынесен на рассмотрение на Экспертном совете ОАО «РЖД» по инвестициям.

Утверждена Программа разработки и актуализации необходимой нормативно-технической документации для функционирования КСПД ИЖТ, куда входит Свод правил по применению высокоточной координатной системы на железнодорожном транспорте.

Основные направления создания КСПД ИЖТ

ОАО «Росжел- дорпроект» и ЗАО «Транспуть- строй» представили в Правительство Российской Федерации предложения по внесению изменений в нормативно-правовые акты в сфере применения координатных методов для топографо-геодезического обеспечения на железнодорожном транспорте, снимающие ограничения на использование местных систем координат в границах одного субъекта федерации.

Указанные предложения были одобрены причастными федеральными органами исполнительной власти. Подписано соответствующее Постановление Правительства Российской Федерации № 861 от 27 августа 2014 г., в соответствии с которым можно создать единое высокоточное координатное пространство на всей сети ОАО «РЖД» и наиболее эффективно применять спутниковые технологии на основе ГЛОНАСС.

В феврале 2014 г. ЗАО «Транспутьстрой» провело обучение специалистов региональных подразделений ОАО «Рос- желдорпроект» особенностям проектирования и приемки отремонтированных участков на основе КСПД ИЖТ. В близкой перспективе планируется совместное создание учебного полигона на Экспериментальном кольце в Щербинке.
К началу 2015 г. ВКС и ЦМП в составе КСПД ИЖТ созданы на следующих направлениях: Москва—Санкт-Петербург—Буслов- ская, Мга—Гатчина—порты Финского залива, Санкт-Петербург— Кошта, Москва—Черусти (на участке Люберцы—Черусти), Ря- зань—Кустаревка, Москва— Ряжск, Москва—Петушки, Мо- сква—Красное,    Москва—Брянск—Суземка, Москва— Курск, Горький-Сорт.—Арзамас, Черусти—Казань, Петушки— Нижний Новгород, Краснодар— Новороссийск, Краснодар—Ту- апсе, Крымская—Тимашевская, Сальск—Краснодар, Чертково— Ростов—Краснодар, Туапсе—Ад- лер, Кочетовка—Воронеж—Ли- ски—Чертково, Ряжск—Кочетов- ка, Курск—Белгород, Тобольск— Сургут.

При этом первоочередная задача заключается в создании условий для эффективного применения ВКС и ЦМП на этих главных направлениях европейской части России. В настоящее время обеспечена возможность подготовки проектов по модернизации и ремонту пути в цифровом виде, выполняется наработка функционала — программного обеспечения для решения прикладных задач хозяйств инфраструктуры, существует возможность подготовки проектов по модернизации и ремонту пути в цифровом виде. Поэтому на рассматриваемом полигоне проекты модернизации и ремонтов пути, намеченные на 2015 г., будут разрабатывать с использованием КСПД ИЖТ.

В качестве пилотного следует отметить проект модернизации пути на перегоне Вышний Воло- чек—Академическая высокоскоростной магистрали Санкт- Петербург—Москва, который создавали и реализовывали с применением путевых машин, работающих в КСПД ИЖТ.

Одно из важнейших направлений развития функционала — углубление технологических решений по использованию КСПД ИЖТ в управлении путевыми машинами при ремонтах пути, в первую очередь, на Октябрьской и Западно-Сибирской дорогах,
 где прибегают к технологиям, созданным НИИАС совместно с ЗАО «Транспутьстрой» и Сибирским университетом путей сообщения.

На стадии обсуждения остается точность позиционирования путевых машин при постановке пути в проектное положение в зависимости от условий эксплуатации. В октябре 2014 г. проведены сравнительные испытания по постановке пути в проектное положение на участке Лазаревская—Якорная Щель Северо-Кавказской дороги с использованием КСПД ИЖТ. При этом применяли швейцарскую систему «Палас» и отечественную ВПИ «Навигатор». Результаты испытаний создали основу для выбора технологий на участках с высокоскоростным, скоростным, тяжеловесным движением и др.

Особый интерес представляет проект оснащения поездов «Сапсан» (соглашение с компанией «Сименс» уже подписано) системами диагностики инфраструктуры при скоростях до 250 км/ч, разработанными НПЦ ИНФОТРАНС. Данные для анализа динамики взаимодействия пути и подвижного состава на таких скоростях, комфортабельности езды будут ценными только при условии их однозначной координатной привязки, что может обеспечить КСПД ИЖТ. В результате и компания «Сименс», и Центральная дирекция инфраструктуры получат уникальную информацию о фактическом уровне взаимодействия пути и высокоскоростных поездов.

Весьма перспективным является использование КСПД ИЖТ при формировании карт безопасности для вождения поездов.
Данные КСПД ИЖТ, содержащие пространственную, атрибутивную, текстовую и графическую информацию о путях и объектах
инфраструктуры, позволят оперативно формировать, актуализировать и визуализировать электронные карты отдельных
 устройств безопасности локомотивов.

Обеспечение безопасности на переездах
 

При эксплуатации инфраструктуры с использованием
КСПД ИЖТ, с одной стороны,необходимы затраты на ее создание из расчета порядка 1 млн руб. на 1 км эксплуатационной или 0,5 млн руб. на 1 км развернутой длины. Кроме того, нужно оснастить путевую технику, средства диагностики, обеспечить работников подразделений дирекций инфраструктуры соответствующими техническими средствами, что потребует эксплуатационных расходов на их обслуживание. С другой стороны, положительные результаты достигаются на стадии изыскательских и проектных работ, а также при ремонтах пути. Однако основные эффекты можно получить благодаря эксплуатации пути в проектном положении за счет снижения сил сопротивления движению поездов и, соответственно, затрат на тягу. Эксплуатационные расходы на текущее содержание уменьшаются из-за снижения динамического взаимодействия пути и подвижного состава, который движется по колее с идеальной осью: без непредусмотренных изгибов в плане и переломов в профиле.

Для примера взяли участок пути с грузонапряженностью 120 млн тч<м брутто на 1 км в год и рассчитали стоимость его жизненного цикла в двух вариантах: с использованием КСПД ИЖТ и без. Ремонтная схема представляла два средних и три планово-предупредительных ремонта пути. Нормативный срок эксплуатации 9 лет. Получилось, что стоимость содержания и ремонтов 1 км пути за нормативный срок эксплуатации без применения КСПД ИЖТ составила 52,9 млн руб., стоимость содержания и ремонтов 1 км пути с применением системы — 50,7 млн руб. Таким образом, экономический эффект за нормативный период эксплуатации оказался 2,2 млн руб.

В затратной части учтены стоимость модернизации, промежуточных ремонтов, текущего содержания, а также создания КСПД ИЖТ, ее обслуживания, обновления и затраты на оборудование путевых машин. К эффектам отнесены: снижение затрат на тягу поездов, стоимости обслуживания из-за уменьшения воздействия на путь подвижного состава, а также стоимости проектных работ, экономия щебня при ремонтах.

Место КСПД ИЖТ в комплексе автоматизированных систем (АС) ОАО «РЖД» определяется ее функционалом. Она должна взаимодействовать со всеми АС в части обеспечения привязки объектов и событий в абсолютных координатах и иметь конкретные интерфейсы для взаимодействия с окружающими АС.


 

Локализация и идентификация неисправностей: ЕСМД — единая система мобильных данных; ЕК АСУИ — единая корпоративная автоматизированная система управления инфраструктурой; ТСИ — технологическое содержание инфраструктуры
 

Эксплуатационников, в первую очередь, безусловно, интересует прикладной функционал КСПД ИЖТ. Для этого вначале определяют перечень задач, которые начальник дистанции пути может решать с использованием описываемой системы,
а именно:

  • приведение в соответствие с параметрами кривых скоростей движения поездов;
  • обеспечение безопасности на переездах, габаритной проходимости;
  • ведение имущественного комплекса;
  • съемка и приведение продольных профилей к нормативу;
  • выдача задания на проектирование ремонта и контроль его качества;
  • планирование текущего содержания пути;
  • обеспечение безопасности при производстве работ;
  • ведение технического паспорта дистанции пути и др.

Этот перечень уже сейчас достаточно широк и будет увеличиваться благодаря созданию алгоритмов, технологических инструкций, прикладного программного обеспечения.

Наличие любого объекта и его окружения в цифровом виде позволяет эффективно и надежно решать ряд прикладных задач. Например, на железнодорожных переездах очень важно обеспечить безопасность. Условия видимости можно определять автоматически с использованием ЦМП. В свою очередь, в зависимости от условий видимости устанавливают допустимые скорости движения по переезду. При этом также гарантируется объективное формирование карточки переезда с участием данных.

Визуализация сечений с негабаритными местами с их точной координатной привязкой при помощи КСПД ИЖТ и ЕК АСУИ помогает объективно оценивать ситуацию на любом уровне управления и принимать обоснованные решения.

Важнейший источник информации для КСПД ИЖТ — мобильные диагностические средства. С Центральной дирекцией инфраструктуры согласованы позиции, по которым будет осуществляться привязка к абсолютным координатам данных, получаемых от диагностических средств. Первая задача — идентификация событий. В данном случае — это нарушение геометрии рельсовой колеи, дефект рельса или неисправность, выявленная георадаром, и т.д. Данные о событии поступают с диагностического средства в ЕК АСУИ, а также в КСПД для координатной привязки. Бригадир пути, имея мобильное навигационное устройство, однозначно идентифицирует эту неисправность, и после ее устранения доклад об этом поступает в ЕК АСУИ.

Наложение строго в одном створе показателей геометрии рельсовой колеи или состояния рельсов позволяет объективно анализировать тренды их изменения. По сути — это база для разработки и обоснования нормативов технического обслуживания пути, периодичности диагностирования и др. И здесь первоисточником информации является ЕК АСУИ. После координатной привязки информация обрабатывается в той или иной прикладной системе и возвращается в ЕК АСУИ. Более интересна задача по наложению в одном сечении событий, полученных от различных диагностических средств. Причем здесь не следует ограничиваться только путевым хозяйством. Результаты анализов будут использовать при назначении крупных ремонтных работ. При этом весьма актуальной и значимой должна быть информация по отказам технических средств из АС УРРАН.

 

Сопоставление разнородных данных от разных диагностических средств: СОПС — система оценки и прогнозирования состояния объектов инфраструктуры
 

В заключение необходимо отметить, что в условиях высокой загрузки технических отделов дистанций пути данное прикладное программное обеспечение как в составе КСПД ИЖТ, так и в составе ЕК АСУИ и других АС должно соответствовать принципу «одной кнопки», когда для получения необходимого документа, отчета или анализа требуется минимум операций и ручного ввода.

В.М. Ермаков, И.Н. Лукин, О.А. Янович

Предыдущая новость

16 ноября 2012 г. 0:00
Показательное окно, Ежедневная транспортная газета «Гудок», Ноябрь, 2012 №207
Комплексные цифровые технологии увеличивают темпы и улучшают качество ремонта пути.

Следующая новость

1 июля 2014 г. 0:00
Инновационное развитие инфраструктурного комплекса ОАО «РЖД», Журнал «Евразия вести», Июль, 2014 №7
Достоверна истина - же­лезнодорожный путь - основа железнодорож­ного транспорта.