Создание и внедрение инновационных систем диагностики железнодорожной инфраструктуры, как неотъемлемая часть модернизации Российской экономики
«Эффективное функционирование железнодорожного транспорта РФ - основы транспортной инфраструктуры страны - играет исключительную роль в создании условий для модернизации, перехода на инновационный путь развития и устойчивого роста национальной экономики». (Стратегия развития ж.д. транспорта РФ до 2030 года)
Перспективы развития ж.д. транспорта в России
В соответствие с ролью, что отводится железнодорожному транспорту в модернизации российской экономики, ему самому необходим скорейший переход на инновационные рельсы. Прежде всего, это касается столпа отечественной железнодорожной отрасли - ОАО «РЖД». Собственно, компания уже трансформируется в современный транспортный холдинг, направленный на «эффективное удовлетворение рыночного спроса на железнодорожные транспортные услуги, повышение глобальной конкурентоспособности, достижение экономической эффективности и финансовой устойчивости, создание системы государственно-частного партнерства в целях реализации государственной политики в области экономики, обороны и развития социальной сферы страны».
Достижение указанных по сути отраслевых целей требует адекватных усилий не только в части организации и управления, но и в части технологических решений. В своём выступлении на бизнес-форуме в Сочи в минувшем году глава ОАО «РЖД» Владимир Якунин отметил: «Как стратегический приоритет реализации транспортной политики модернизация может стать мощным импульсом для внедрения современных технологий на железнодорожном транспорте… Для железнодорожного транспорта квинтэссенцией модернизации станет переход на инновационный путь развития и успешная реализация ключевых бизнес-задач».
Среди технологий, необходимых для инновационного разворота железнодорожного транспорта, особое место отводится передовым решениям в сфере диагностики объектов железнодорожной инфраструктуры, которые обеспечивают безопасность движения поездов на железных дорогах России.
Существующая система технической диагностики железных дорог
Целью диагностики является своевременное выявление расстройств, угрожающих безопасности движения, нарушающих установленный ход перевозочного процесса или требующих неотложных или плановых профилактических работ.
В условиях роста грузоперевозок, развития тяжеловесного и скоростного движения, а также реформирования путевого комплекса важную роль приобретает достоверная оценка состояния его технических объектов и оптимизация проведения путевых работ и затрат на контроль.
Постоянное, с расширением функциональных возможностей, развитие отдельных средств диагностики при отсутствии единой системы сбора и обработки данных приводит к появлению избыточной, неиспользуемой на практике информации и неоправданному усложнению самих диагностических средств. Существующая сегодня система диагностики уже не отвечает современным требованиям, так как она:
- не имеет единой базы данных и не позволяет оценить, как текущее состояние инфраструктуры, так и его изменение во времени с целью прогнозирования состояния и эффективного планирования работ по содержанию, реконструкции и ремонту путевого хозяйства с минимальными затратами;
- не обладает достоверной комплексной информацией для всестороннего контроля состояния технических объектов, прежде всего для линий высокоскоростного, скоростного и тяжеловесного движения;
- имеет низкую производительность, эффективность и достоверность при контроле инженерных сооружений (мосты, туннели), габаритов приближения строений, междупутного расстояния, снятия профиля и плана пути;
- имеет низкий уровень автоматизации и сервисных функций диагностической техники, компенсированный расширением обслуживающего персонала;
- применяет большое число типов средств диагностики, включая ручные, требующие значительных расходов на их эксплуатацию;
- имеет в эксплуатации около 50% съемных и самоходных мобильных средств диагностики, которые выработали свой ресурс.
Можно сделать вывод, что модернизация системы диагностики Российских железных дорог должна быть направлена на автоматизацию процессов управления за счет внедрения принципиально новых комплексных систем диагностики, анализа и прогнозирования, позволяющих минимизировать влияние человеческого фактора на принятие решений, связанных с безопасностью движения. Комплексный подход в оценке состояния объектов инфраструктуры позволит также снизить затраты на содержание и ремонт пути, как за счет сокращения плановых поездок диагностических средств, так и благодаря технологии оценки на основе мониторинга и прогнозирования состояния объектов.
Разработка принципиально новых комплексных систем диагностики
На наш взгляд, наибольший интерес представляет разрабатываемая в ряде стран «диагностическая пирамида», когда на первичном уровне используется информация от многочисленных относительно дешевых диагностических средств, а усложнение и количество средств каждого более высокого уровня определяется сложностью и объемом решаемых задач. Составной частью таких диагностических систем должны являться аппаратно-программные средства аналитической обработки получаемых данных с выдачей информации на каждый уровень управления в необходимом объеме и степени детализации.
Такие задачи по плечу только компаниям с развитой структурой, способным выполнять полный цикл работ по разработке, производству и эксплуатации подобных, отвечающих современным требованиям диагностических комплексов.
В ряду таких производителей – основанная в 1989 году международная группа компаний «ТВЕМА», занимающаяся производством и мировой дистрибуцией систем обеспечения безопасности железнодорожного движения. Помимо московской штаб-квартиры, у нее – пять расположенных в Центральной России филиалов-подразделений, занятых разработкой и внедрением уникальных продуктов, а также - региональные представительства в Европе и Азии по взаимодействию с зарубежными партнерами и заказчиками.
В компании - более 300 высококвалифицированных специалистов в области прикладных научных исследований, конструкторских разработок, системотехники, программирования, производства и маркетинга. В комплексе это обеспечивает независимую деятельность компании на всех этапах жизненного цикла продукта и объединение в единое целое всех звеньев маркетинговой цепи, а партнерство с ведущими высокотехнологичными компаниями мира позволяет группе компаний «ТВЕМА» использовать при создании своей продукции самые современные технические решения и предлагать потребителям лучшие в своем классе системы и комплексы.
За более чем двадцатилетнее существование компания создала десятки высококачественных инновационных продуктов в сфере безопасности движения поездов. Среди них - диагностические вагоны и поезда для обследования объектов железнодорожной инфраструктуры, ручные средства контроля элементов пути, системы менеджмента участков дорог, стационарные системы контроля подвижного состава, мобильные диагностические лаборатории на базе различных транспортных средств, системы безопасности и оповещения бригад и пр.
Осуществление модернизации средств диагностики в переходный период
Понимая, что повсеместное внедрение систем комплексной диагностики невозможно в одночасье, руководство группы компаний «ТВЕМА» логично посчитало, что в переходный период эту задачу могли бы решать с помощью симбиоза инструментальных средств ручного и мобильного применения.
Так появились ручные (дефектоскоп-путеизмеритель «СПРУТ») и мобильные (вагоны-дефектоскопы серии ВД, машина технологического контроля пути МТКП, вагон дефектоскоп-путеизмеритель «ДЕКАРТ») средства диагностики, совмещающие в себе системы различной направленности: дефектоскопии, путеизмерения, видеоконтроля верхнего строения пути и т.д. В ходе их производства специалистами компании нарабатывался необходимый опыт для создания уже более совершенных, инновационных диагностических систем нового поколения.
Руководство компании также понимало, что внедрение комплексной автоматизированной оценки состояния объектов инфраструктуры невозможно без соответствующего изменения нормативной базы в этой сфере. Мы рады, что такой же подход проявило и руководство ОАО «РЖД», и это нашло свое отражение в принятой Правительством Р.Ф.«Стратегии развития ж.д. транспорта РФ до 2030 года», где указано, что открытие скоростного движения в России потребует специальной инфраструктуры, новых технических средств ее диагностики и коренной переработки почти всей нормативно-технической документации.
Комплексные средства диагностики инфраструктуры
Как считают в ОАО «РЖД», комплексная оценка состояния объектов инфраструктуры на скоростных магистралях должна обеспечивать одновременное получение информации по максимально большому количеству параметров.
На наш взгляд, это возможно только с использованием специальных мобильных диагностических комплексов – таких как выпускаемые нашей компанией «ИНТЕГРАЛ» и «СЕВЕР», а также вагона – дефектоскопа нового поколения ВД-УМТ-1. Все они по своим параметрам не уступает зарубежным аналогам, а по многим показателям и превосходят их.
Уникальность диагностического комплекса «ИНТЕГРАЛ», созданного на основе новейших технологий и с привлечением ведущих научных организаций, заключается в том, что в рамках одного диагностического поезда он объединяет множество различных подсистем контроля, позволяющих измерять и обрабатывать более ста параметров оценки состояния различных объектов. При этом все полученные данные синхронизируются по единым географической и путейской координатам.
Комплекс обеспечивает проверку объектов всех входящих в железнодорожную инфраструктуру хозяйств – пути и сооружений, автоматики и телемеханики, электрификации и электроснабжения, связи. Диагностический комплекс «ИНТЕГРАЛ» заменяет сразу 7 диагностических лабораторй, таких как: вагон-дефектоскоп, вагон-путеизмеритель, скоростная путеобследовательская станция, тоннелеобследовательская станция, вагон контроля параметров контактной сети, вагон контроля параметров средств железнодорожной автоматики и телемеханики, вагон контроля параметров радиосвязи. Кроме того, комплекс оборудован автоматизированной системой георадиолокации земляного полотна и системой визуального обнаружения дефектов, которые в настоящее время не имеют аналогов на железных дорогах России и стран СНГ.
Такая интегрированная в единый комплекс разносторонняя диагностика позволяет не только повысить качество проверок, но и - экономить необходимые для их проведения ресурсы.
В 2009 году специалистами компании был выпущен первый комплекс серии «СЕВЕР», успешно эксплуатируемый сейчас на Дальневосточной железной дороге ОАО «РЖД». Использованные при его создании лучшие мировые и отечественные технологии (включая теплоизоляцию кузова инновационной ТСМ-керамикой) позволили обеспечить комфортную работу бригад в любых климатических условиях без ущерба экономичности эксплуатации. При проектировании и производстве комплекса, специалистами компании было предусмотрено его исполнение в нескольких вариантах. Таких как:
- Путеизмерительно – дефектоскопический комплекс.
- Комплекс диагностики пути и производства неотложных путевых работ, оснащенный путеизмерительным и дефектоскопным оборудованием и состоящий из аппаратного отсека и 15-местного пассажирского салона для ремонтных бригад.
- Автомотриса служебная, вмещающая до 53 пассажиров.
- Автомотриса для инспекции, оснащенная системами видеоконтроля, мониторинга и другим необходимым оборудованием для осмотров, выполняемых руководителями дорог и служб. В автомотрисе созданы максимально комфортные условия.
- Комплекс полного инженерно-геологического зондирования, диагностики балластного слоя и земляного полотна железной дороги. Оснащается смонтированным на грузовой платформе краном манипулятором, буровой установкой на поворотной платформе и комплектом бурового инструмента.
- Автомотриса грузопассажирская для перевозки укрупненных путевых бригад, численностью до 50 человек, которая оснащается бытовым оборудованием и укомплектовывается грузовой платформой с манипулятором, навесным оборудованием, инструментом для грузо-подьёмных и путевых работ;
- Комплекс для контроля и оценки состояния технических объектов инфраструктуры, который может оснащаться по требованию заказчика системами из комплектации диагностического комплекса «ИИНТЕГРАЛ».
Системы, применяемые в рассматриваемых разработках, универсальны и не требуют дополнительной адаптации к каким либо другим диагностическим комплексам, уже эксплуатируемым заказчиком.
Всю информацию, получаемую сигнальными устройствами комплексов «ИНТЕГРАЛ» и «СЕВЕР», обрабатывает комплексная система комбинаторного анализа «КАСКАД». Она позволяет проводить совместную обработку данных, получаемых от различных диагностических средств автоматизированного и визуального контроля разных производителей – как выпускаемых компанией, так и другими производителями. Результатом этого являются комплексный многофакторный анализ и оценка фактического состояния пути и его изменения во времени. Кроме того, своевременно выявляются нестабильные и проблемные участки, на которых высока вероятность внезапного ухудшения состояния пути. А это, в свою очередь, позволяет прогнозировать появление отказов и дефектов пути и принимать соответствующие меры по обеспечению его работоспособности. Наконец, благодаря обработке данных системой «КАСКАД», выбираются участки пути, наиболее нуждающиеся в ремонте.
С 2009 года компанией освоен выпуск вагонов-дефектоскопов нового поколения серии ВД-УМТ-1, которые являются «всепогодными» и отличаются от предыдущей серии более комфортабельно оборудованными помещениями и использованием более совершенных средств ультразвукового и магнитного контроля.
Вагон-дефектоскоп «ВД-УМТ-1» обеспечивает выявление и регистрацию дефектов рельсов как ультразвуковым, так и магнитным методами, причем последним - при более чем 50-градусных морозах.
Вагон оснащен дефектоскопной тележкой с шарнирным узлом для постоянного контакта с рельсами колесных пар, что обеспечивает их плавное качение на кривых участках и стрелочных переводах. А дистанционирование ультразвуковой лыжи относительно головки рельса следящая система осуществляет не через механический контакт с рельсом, а - бесконтактным магнитным методом, что для такой процедуры применяется впервые и не имеет аналогов.
Возможности рассматриваемых диагностических средств нового поколения огромны. При грамотной организации их эксплуатации, сервисного обслуживания и ремонта можно достаточно уверенно сказать, что уже скоро решится большинство вопросов по техническому состоянию и содержанию железнодорожной инфраструктуры, и она станет соответствовать мировым стандартам. Реализация столь масштабной программы, как свидетельствует зарубежный опыт, становится возможной и эффективной только при взаимодействии государства и частного бизнеса (к примеру, на условиях аутсорсинга).
Безусловно, успешную и рациональную эксплуатацию комплексных средств диагностики инфраструктуры нового поколения сможет обеспечить только грамотный, квалифицированный персонал. Развитая служба технической поддержки и наличие собственного центра обучения персонала позволяет группе компаний «ТВЕМА» не только в кратчайшие сроки обеспечить ввод в эксплуатацию любой, даже самой сложной техники, но и сохранить эффективность работы систем за счет своевременного и качественного обслуживания.
Сегодня мы можем сказать, что благодаря высококлассной производственной базе и высочайшему уровню квалификации разработчиков мы можем оперативно воплощать в жизнь самые смелые пожелания наших клиентов.
Председатель совета директоров группы компаний «ТВЕМА»
кандидат технических наук
В.Ф. Тарабрин