Внедрение инновационных технологий диагностики и обслуживания инфраструктуры в условиях реформирования.

Реформирование управления инфраструктурой железных дорог требует инновационных подходов к ее содержанию и обеспечению безопасности движения поездов. При этом необходимо учитывать разнообразие условий эксплуатации инфраструктурных объектов и, в первую очередь, железнодорожного пути.

 

Готовясь к такому представительному форуму, как IV международный салон железнодорожной техники и технологий «EXPO 1520», мы решили продемонстрировать в динамической экспозиции технологическую цепочку машин на комбинированном ходу, применение которых признано в ОАО «РЖД» приоритетной задачей. 

 

Эти машины позволяют контролировать состояние пути и рельсов, оперативно доставлять ремонтные бригады с необходимым оборудованием на малодеятельных и станционных участках пути, где применение высокомобильных средств не экономично.  

 

ЗАО «Фирма ТВЕМА» запустила в производство  целую линейку специализированного самоходного подвижного состава на комбинированном ходу (ССПС КХ) на базе внедорожников УАЗ и Land Rover Defender, а также автомобиля повышенной проходимости ГАЗ-3284. 

 

Благодаря системе комбинированного хода эти машины могут передвигаться как по автомобильным дорогам (шоссе, бездорожье), так и по железнодорожной колее. За счет специального, не имеющего аналогов устройства они способны в течение считанных минут перейти с автомобильного на железнодорожный ход и обратно.

 

На динамической экспозиции ЗАО «Фирма ТВЕМА» представляет некоторые модели из своей линейки ССПС КХ, с помощью которых производится выявление остродефектного рельса (ОДР) и окончательное восстановление рельсовой плети в один этап, а не в 2 и 3 этапа, как это делается обычно. 

 

Эта операция чрезвычайно важна, так как внедрение бесстыкового пути значительно повышает его надёжность и безопасность, а эксплуатационные расходы на его содержание резко снижаются. Протяжение бесстыкового пути с длиной плетей от блок-участка до перегона между станциями в настоящее время составляет почти 70% железных дорог. 

 

Однако, из-за чрезвычайной грузонапряжённости российских железных дорог в рельсах быстро образуются усталостные и другие виды дефектов, требующие немедленного изъятия их из пути. Ежегодно выявляется более 30 тысяч таких дефектов. Как правило, их изъятие производится вырезкой части плети и установкой рельсовой рубки на болтовых стыках - так называемое временное восстановление плети до последующего окончательного восстановления сваркой в специально выделенные «окна» (перерывы) в движении поездов. «Окно» для сварки стыков может доходить до нескольких часов, что в условиях интенсивного движения способно вызвать серьезные сбои движения поездов. В настоящее время на сети железных дорог эксплуатируется более 100 тысяч мест временного восстановления, что значительно усложняет содержание бесстыкового пути и снижает его эффективность.

 

Дефектоскопные лаборатории серии «ЛДМ»

 

На динамической экспозиции будет показана работа двух дефектоскопных лабораторий серии «ЛДМ» различной модификации в режиме «ТАНДЕМ», где первая лаборатория на базе внедорожника УАЗ-3163 «Патриот» (ЛДМ-1) ведет сплошное безостановочное дефектоскопирование рельсовых плетей со скоростью движения до 25 км/час, формирует и передает информацию о состоянии рельсов на вторую лабораторию. 
Вторая лаборатория на базе внедорожника «Land Rover Defender» (ЛДМ-ЛР) производит диагностику рельсов, в том числе и с помощью портативного ультразвукового дефектоскопа «ЭХО-ПУЛЬС», в режиме вторичного контроля, уточнения характера и степени опасности обнаруженных первой «ЛДМ-1» дефектов. 

 

«ЛДМ-ЛР» снабжена устройством, позволяющим за короткое время переводить систему комбинированного хода с рельсовой колеи 1520 мм на общеевропейскую колею 1435 мм и обратно, что позволяет эксплуатировать лабораторию практически на всех железных дорогах Европы и Азии.

 

Лаборатории оснащены системой безопасности движения с регистрацией его параметров, автостопным торможением и навигацией глобального позиционирования ГЛОНАСС/GPS. Особая конструкция следящей системы и искательных лыж обеспечивают безотказную работу лаборатории и в снег, и в 40-градусный мороз, и в 50-градусный зной. Комплекс в режиме «ТАНДЕМ» заменяет более 10 съёмных дефектоскопов с обслуживающим персоналом более 50 человек.

 

Автоматизированный комплекс обеспечения безопасности работ «КОБРА»

 

В экспозиции будет показываться случай выявления остродефектного рельса (ОДР) и подтверждения его опасности для движения поездов. Руководитель работ сообщает об этом диспетчеру и принимает меры к ограждению опасного участка, выставляет сигналистов, снабженных автоматизированным комплексом обеспечения безопасности работ «КОБРА», производства ЗАО «Фирма ТВЕМА».  

 

Комплекс «КОБРА» предназначен для оповещения путевых бригад о приближении подвижного со¬става. «КОБРА» производит автоматическое оповещение в условиях любой видимости, контролирует выполнение правил обеспечения безопасности работ персоналом, с записью всех данных в память. Характеристики комплекса «КОБРА» были подтвержде-ны во время испы¬таний на Октябрьской железной дороге. 

 

Технологические машины на комбинированном ходу

 

Технологическая машина на комбинированном ходу «ЛДМ-1-Т» предназначена для оперативной перевозки рабочей бригады и оборудования к месту проведения плановых ремонтных и неотложных восстановительных работ на объектах железнодорожной инфраструктуры. 
 

«ЛДМ-1-Т» на базе автомобиля УАЗ имеет два варианта исполнения с количеством посадочных мест от двух до восьми и возможностью выполнять маневровые работы. В данном случае это транспортировка прицепа «УП-3М», представляющего собой грузовую платформу с краном-манипулятором.

 

Прибывшая бригада выполняет работы по подготовке к восстановлению рельсовой плети. С прицепа выгружается рельс, на котором будет проведена имитация вырезки и вваривания рубки на месте восстановления рельсовой плети алюмо-термитным способом, который намного оперативнее широко применяемого электро-контактного с использованием рельсосварочных машин ПРСМ.

 

Аварийно-восстановительная лаборатория пути «АВЛ-П»

 

Следом появляется Аварийно-восстановительная лаборатория пути «АВЛ-П» на базе автомобиля «ГАЗ-3284» повышенной проходимости.

 

Лаборатория может комплектоваться различным инструментом для проведения путевых работ. На борт «АВЛ-П» способен взять бригаду до 10-ти человек, кото¬рые могут оперативно провести выправку, под¬бивку, рихтовку пути, замену остро¬дефектных рельсов, сварку и шлифовку восстановленных стыков. 

 

Данная модификация «АВЛ-П» оснащена мобильным комплексом для проведения  сварочных работ алюмо-термитным  способом. Комплекс удобен в использовании, обладает высокой производительностью и  качеством сварки рельсов всех типов, позволяет сократить эксплуатационные расходы до минимума. Сварка может производиться как рельсов лежащих в пути, так и уложенных вдоль него. С помощью мобильного комплекса бригада рабочих производит сварку и шлифовку стыков.

 

Портативный ультразвуковой дефектоскоп «ЭХО-ПУЛЬС». 

 

Руководитель работ и дефектоскопист из состава бригады после выполнения восстановительных работ проводят контроль сварного стыка с помощью портативного ультразвукового дефектоскопа «ЭХО-ПУЛЬС». Уникальность этого устройства – в его универсальности. За счет оригинальной конструкции он используется  как в качестве ручного средства контро¬ля, так и типового модуля в со¬ставе многоканальных механизирован¬ных или автоматизированных комплексов. За инновационные ре¬шения это изделие было удостоено золотой медали «За единство измерений» на Московском форуме «Метрология 2008».

 

После диагностики стыков руководитель работ докладывает диспетчеру об открытии участка для дальнейшей эксплуатации. Он снимает ограждение и с помощью  машин «ТМК-1» и «АВЛ-П» увозит ремонтную бригаду и оборудование.

 

Мобильный рельсосмазыватель  на комбинированном ходу «ЛДМ-1-РС»

 

Если восстановление проведено в кривом участке пути, последней операцией должны быть работы по лубрикации рельсов, важнейшей процедуры, повышающей  срок службы вагонных колес и рельсов.  Она выполняется рельсосмазывателем на комбинированном ходу «ЛДМ-1-РС» на базе внедорожника УАЗ-3163 «Патриот». «ЛДМ-1-РС» предназначен для лубрикации стрелочных переводов, крестовин, рельсов в кривых станционных и малодеятельных путей, где использование вагонов-рельсосмазывателей нецелесообразно и неэкономично. 

 

«ЛДМ-1-РС» представляет собой уникальную, прежде размещаемую лишь на базе вагона высокотехнологичную систему рельсосмазывания нового поколения. Он позволяет существенно экономить материальные и людские ресурсы, время для проведения лубрикации. Эта инновационная разработка уникальна и пока не имеет аналогов.

 

***

Сегодня ЗАО «Фирма ТВЕМА является одним из мировых лидеров в разработке и производстве контрольно-измерительных, диагностических систем и комплексов для проверки состояния железнодорожной инфраструктуры. Наиболее интересные инновационные образцы представлены на наших стендах. О некоторых из них хотелось бы рассказать подробнее.

 

Комплекс высокоскоростного ультразвукового контроля рельсов «СПРИНТЕР»

 

Особое внимание уделяется руководителями страны и ОАО «РЖД» развитию скоростного и высокоскоростного движения поездов в России. Однако применяемые в настоящее время мобильные средства диагностики путевой инфраструктуры могут работать на скорости от 80 до 140 км/ч, а средства ультразвуковой дефектоскопии рельсов до 35 км/ч. 

 

Увеличение скоростей и интенсивности движения поездов вынуждает повышать скорость ультразвукового контроля, но при этом снижается его достоверность. Традиционно считалось, что для ультразвукового контроля есть предел максимально допустимой скорости 50-60 км/ч. Однако, опираясь на богатейший опыт разработки и производства мобильных средств неразрушающего контроля рельсов, в 2013 году специалистами ЗАО «Фирма ТВЕМА» был создан уникальный комплекс высокоскоростного ультразвукового контроля. Впервые для размещения дефектоскопного оборудования был применен вагон на тележках «безлюлечного» типа производства ТВЗ. 

 

Диагностический вагон «СПРИНТЕР» обеспечивает выявление и регистрацию дефектов в рельсах ультразвуковым методом на скоростях до 140 км/ч без снижения достоверности.

 

Комплекс состоит из двух многоканальных дефектоскопов «ЭХО-КОМПЛЕКС-2», специализированного ПО, программы автоматизированной расшифровки «АСТРА». Успех достигнут благодаря нововведениям, которые были внесены в конструкцию всех без исключения составных частей комплекса, а также за счет увеличения числа ультразвуковых каналов. Новейшие решения в области схемотехники и широкий спектр функций управляющего ПО позволяют применить новую технологию контроля, кардинально снижающую влияние на результаты нестабильного акустического контакта и квалификации расшифровщика, что окончательно позволяет побороть ранее недостижимый для ультразвука скоростной барьер.

 

Технические решения, разработанные при создании высокоскоростного вагона-дефектоскопа «СПРИНТЕР» позволят значительно повысить возможности и технический уровень дефектоскопной аппаратуры, применяемой  на обычных магистралях в мобильных средствах: вагонах и автомотрисах при их модернизации.  В 2013 году начато оснащение дорог вагонами ВД-УМТ-1 и самоходными диагностическими комплексами «СЕВЕР» с новыми системами контроля «ЭХО-КОМПЛЕКС-2». Результаты испытаний новой дефектоскопной аппаратуры в Казахстане, Германии и Венгрии показали преимущества перед применяемыми в Европе и Азии системами.

 

Инспекционные  мобильные комплексы

 

Структурная реформа системы диагностики, создание на дорогах центров диагностики и мониторинга инфраструктуры, центров управления содержания инфраструктуры требуют комплексного подхода к решению вопросов диагностики и оптимальных форм её содержания.

 

Одним из инновационных решений является применение систем видеонаблюдения, в том числе и с высоким   разрешением до 1 мм. Различные видеосистемы используются довольно часто, а как единая комплексная технология пока нигде. 

 

ЗАО «Фирма ТВЕМА» разработана и уже эксплуатируется на Юго- Восточной ж. д. автомотриса инспекционная для руководителей высшего звена. Она рассчитана на 20 человек, оборудована несколькими системами видеоконтроля. В их состав входят: 10 видеокамер для обзорного наблюдения, 4 видеокамеры высокого разрешения для детальной съемки элементов верхнего строения пути и земляного полотна; 6 компьютеров-серверов для записи, хранения и демонстрации записанного видеоматериала на 3-х плазменных панелях в зале совещаний автомотрисы и 4-х мониторах, предназначенных для управления проездом; 6 компьютеров для отображения видеоинформации в реальном времени на 6-ти мониторах, расположенных в кабинах автомотрисы. 

 

Камеры обзорного видеонаблюдения позволяют фиксировать: состояние элементов и разбросанность материалов верхнего строения пути,   состояние балластной призмы, откосов земляного полотна, состояние водоотводов, наличие покилометрового запаса, положение опор контактной сети, состояние элементов ЖАТ, переездов, отсутствие путевых знаков, правильность ограждений и технологии производства работ по содержанию инфраструктуры.

 

Две высокоразрешающие камеры снимают элементы верхнего строения пути. С их помощью   можно просматривать состояние стыков, скреплений, шпал, плеча балластной призмы, инспектировать состояние стрелок, угон плетей бесстыкового пути. 

 

Две другие высокоразрешающие камеры направлены на обочину. С их помощью можно осуществлять дополнительную привязку к пути, определять с высокой точностью расположение и состояние объектов инфраструктуры: мостов, тоннелей, переездов, устройств централизации и блокировки, опор контактной сети.
 

Перед проездом на сервере автомотрисы устанавливается цифровая карта-схема дороги, маршрут, по которому планируется проезд. Текущее состояние всех подсистем и данные видеофиксации отображаются на мониторах в конференц-зале и кабине машиниста.

 

В передней кабине находится комиссия (руководители подразделений инфраструктуры) и должностное лицо, осуществляющее инспекционный осмотр, а также оператор, управляющий системами видеонаблюдения. Место проверяющего оборудовано системой голосовых меток. В случае обнаружения отступления от норм содержания технических объектов инфраструктуры, нарушения технологии выполнения работ и правил охраны труда, проверяющий нажимает кнопку фиксации, диктует в микрофон сведения об отступлении или задание на устранение. На сервере производится аудиозапись с привязкой к путейской координате. На карте автоматически ставится соответствующая отметка о зафиксированном отступлении. Оператор заносит в ведомость проезда краткое текстовое описание отступления или задание. 

 

В процессе проезда по всем меткам формируется ведомость проезда установленной формы. К каждой метке прикрепляется соответствующий видеоряд. Комиссия в конференц-зале автомотрисы проводит разбор всех меток. После разбора начальникам подразделений инфраструктуры выдается ведомость инспекционного осмотра установленной формы со сроками устранения отступлений.
 

Ведомости осмотра также направляются электронной почтой в дирекцию инфраструктуры дороги, центр диагностики и мониторинга, центр управления содержанием инфраструктуры для организации работы по устранению выявленных отступлений и контроля выполнения заданий. Выполнение работ контролируется установленным порядком по данным натурных осмотров и средств диагностики. В автомотрисе ведется база данных выявленных отступлений. Перед следующим проездом на автомотрису передаются в электронном виде данные (ведомости) об устранении выявленных при предыдущем проезде отступлений. При проезде производится повторная видео фиксация и формируется отчет о проделанной работе с видео подтверждением, выделением повторов по приведенной выше технологии.

 

Для плановых и инспекционных поездок руководителей среднего звена создана инспекционно-диагностическая автомотриса на базе самоходного путеизмерительно-дефектоскопного комплекса «СЕВЕР». 

 

Система видеонаблюдения и регистрации («Север-Видео»), устанавливаемая на инспекционно-диагностическую автомотрису на базе самоходного путеизмерительно-дефектоскопного комплекса «СЕВЕР», предназначена для визуального контроля и видеофиксации состояния рельсовых нитей, рельсовых стыков, стрелочных переводов, шпал, скреплений, балластной призмы и прилегающих объектов инфраструктуры железнодорожных путей с одновременной работой путеизмерительного и дефектоскопного оборудования.
Технология контроля, обработки и использования данных диагностики и инспекции аналогична выше описанной инспекционной автомотрисе.

 

Инспекционные автомотрисы были продемонстрированы на IX ассамблее начальников железных дорог в июле текущего года на Забайкальской ж. д. и вызвали большой интерес участников. 

 

Самоходная путеизмерительная лаборатория на базе электровоза ВЛ-11м

 

Рост грузовых перевозок, повышение веса поезда более 10000 тонн требуют новых подходов к контролю состояния пути под увеличенной нагрузкой. ОАО «РЖД» принято решение о создании самоходной путеизмерительной лаборатории на базе электровоза ВЛ-11м для выявления нестабильных участков пути. 

 

Самоходная путеизмерительная лаборатория на базе электровоза ВЛ-11м с осевой нагрузкой 26 тонн проводит измерения с учетом упругих отжатий рельсов, что позволяет выявить участки пути с переменной жесткостью,  наличием люфтов и другими отклонениями с точностью от 0,1 до 1 мм. Лаборатория ВЛ-11м представляет собой диагностическую систему, предназначенную для оценки степени деформативности и стабильности железнодорожного пути под нагрузкой, превышающей нагрузку на путь линейного путеизмерителя на величины до 40 % в вертикальной плоскости и в 3 раза больше в горизонтальной. Она позволяет получать точные данные измерений на высоких скоростях, благодаря сочетанию двух методов - оптической триангуляции и инерциального. При этом любое отступление получает как количественную, так и качественную оценку и привязывается к конкретным координатам.

 

Видеоконтроль верхнего строения пути является дополнительным каналом для выявления причин отклонений в состоянии пути. Автоматическая система анализа дополнительных параметров позволяет обнаруживать в режиме реального времени и в режиме постобработки неисправности элементов верхнего строения пути.    Данные о состоянии пути с ослабленными рельсовыми скреплениями, шпалами, загрязнённым балластом, в кривых при повышенной нагрузке могут отличаться существенно - вплоть до закрытия перегона по действующим для типовых средств измерений нормативам, что позволяет выявлять предотказное состояние пути и существенно повысить безопасность движения на грузонапряжённых участках.

 

Вагон-рельсосмазыватель

 

Проблема износов в системе «колесо-рельс» остается одной из важнейших на сети железных дорог. Совокупные затраты только в путевом хозяйстве на замену рельсов и элементов стрелочных переводов из-за их бокового износа составляют более 1,5 млрд. рублей ежегодно.

 

В 2009-2010 гг. ЗАО «Фирма ТВЕМА» провело работы по созданию наиболее оптимальной конфигурации планировки вагона и рельсосмазывающего оборудования, и    в 2010-2012 гг. поставило на железные дороги 34  новых вагона рельсосмазывателя. Они обеспечивают лубрикацию рельсов в кривых в автоматическом режиме в составе пассажирских поездов на участках с высокой грузонапряженностью в диапазоне температур окружающего воздуха от минус 40 °С до плюс 50 °С. Плечо оборота вагона составляет до 5000 км. Предусмотрено бесконтактное нанесение смазочного материала на боковую поверхность рабочей грани головки рельса с видеоконтролем качества. Автоматическая регулировка расхода смазки в пределах от 150 до 350 г/км (от 200 до 400 мл/км) с корректировкой по скорости движения, радиусу кривой, интенсивности бокового износа и ширины контакта гребня колеса с рабочей гранью боковой поверхности головки рельса. Коэффициент полезного использования смазочного материала не ниже 80%; Годовая экономия эксплуатационных расходов составляет около 24 млн. рублей, а срок окупаемости - менее 2 лет.

 

Композитные шпалы

 

Недавно правительство РФ утвердило программу развития производства композитных материалов, как инновационных технологий. 

Всем железнодорожникам-путейцам не только в России известна проблема поддержания в работоспособном состоянии и утилизации выходящих из строя пропитанных деревянных и железобетонных шпал. ЗАО «Фирма ТВЕМА» решила освоить производство и доказать целесообразность и эффективность применения на Российских железных дорогах композитных шпал. 

 

Шпалы из сконструированных полимерных композитных материалов (EPC) включают полимерную матрицу из переработанного полиэтилена высокой плотности в качестве основного компонента со стеклонаполненным полимером, улучшающим характеристики и свойства шпал. Для повышенной устойчивости рельсовой колеи  шпала имеет текстурированные нижнюю и боковые поверхности. Ухудшение состояния поверхности шпалы вследствие воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения (прямых солнечных лучей) не превышает 0,08 мм в год. Теряемый материал не токсичен и не вымывается в грунтовые воды.

 

Шпалы обеспечивают надлежащую изгибную реакцию для поглощения вызываемых поездом вибраций, обладая в то же время достаточной сжимаемостью в вертикальном направлении чтобы выдержать нагружение подрельсовой подкладки при сохранении геометрии рельсовой  колеи. Композитные шпалы не подвержены растрескиванию или разрушению от температурных перепадов. Утилизация таких шпал безотходна и экологически чиста. На шпалы имеется пожарный сертификат. В настоящее время совместно с ОАО «ВНИИЖТ» проводятся испытания для определения полигонов применения композиционных шпал.

 

Быстровозводимые служебно-технические модули

 

На IX ассамблее начальников железных дорог в июле текущего года на Забайкальской ж. д. особо рассматривался вопрос о проведении капитальных работ по оздоровлению пути в зимних условиях, в том числе на закрытых на долгое время перегонах. Выполнение неотложных работ при чрезвычайных ситуациях также требует создания нормальных условий обогрева, питания и отдыха работников в экстремальных климатических факторах условиях. 

 

С 2012 года компания ТВЕМА приступила к выпуску современных быстровозводимых модульных зданий, соответствующих всем действующим международным стандартам – как по экологии, так и по экономичности. 

 

Их использование широко востребовано при выполнении работ по ремонту и содержанию железнодорожной инфраструктуры, особенно в районах с суровыми климатическими условиями. Это пункты оперативного управления работами, пункты обогрева бригад по обслуживанию и ремонту железнодорожной инфраструктуры с возможностью их отдыха, обогрева, сушки одежды и приема пищи, мастерские, служебно-технические помещения с климатической установкой, подключением электричества, телефона и интернет, воды и отвода сточных вод.

 

Одно такое здание силами 3-х человек может быть развернуто и готово к использованию менее чем за 10 минут. Раскладная конструкция  позволяет доставлять до 6 единиц быстровозводимых зданий одновременно на стандартном бортовом автоприцепе, или платформе в пределах размеров стандартного контейнера. Они могут эксплуатироваться  при температуре воздуха от минус 50°С  до плюс 50°С,   в районах с сейсмичностью до 8 баллов,  по весу снегового покрова до 250 кг/м и по скоростному напору ветра до 200 км/ч.

 

***

Ждем участников и гостей «EXPO 1520» на наших стендах и на открытой площадке, где Вы сможете получить исчерпывающую информацию, определиться с приоритетами в выборе инновационных средств и технологий для повышения эффективности обслуживания железнодорожной инфраструктуры.

 

 

Заместитель генерального директора ЗАО «Фирма ТВЕМА»,

заслуженный работник транспорта Российской  Федерации

Бугаенко Виктор Михайлович