Проект «СЕВЕР»

Продолжаем начатый в предыдущем номере рассказ о новом поколении мобильных средств контроля и технической диагностики  железнодорожных путей и инфраструктуры. Одним из ведущих отечественных производителей таких средств является ЗАО «Фирма ТВЕМА», чья очередная оригинальная разработка предлагается вашему вниманию.

 

До недавнего времени одним из узких мест в обеспечении безопасности движения поездов было отсутствие самоходного мобильного средства, унифицированного для выполнения различных работ по технической диагностике объектов инфраструктуры и обеспечению безопасности движения поездов. Ни для кого не секрет, что в настоящее время протяжённость главных путей с просроченным капитальным ремонтом составляет почти 20 тысяч километров и необходимость наличия такого средства продиктовано требованиями времени.

 

Пробел был восполнен специалистами ЗАО «Фирма ТВЕМА», наладившими в 2009 году производство автомотрис проекта «СЕВЕР» для использования в качестве основного элемента системы диагностики на укрупненных участках пути или нескольких дистанциях железных дорог. Необходимость такого средства диагностики получила практическое подтверждение. Уже второй год автомотриса проекта «СЕВЕР» успешно эксплуатируется ОАО «РЖД» как диагностический комплекс на Дальневосточной железной дороге, еще один комплекс вступил в строй в 2010 году на Северной железной дороге. 

 

Инновационные решения

 

При разработке и проектировании автомотрис проекта «СЕВЕР» были применены передовые инновационные технологии отечественных и зарубежных производителей, что существенно снизило энергозатраты, улучшило экологические параметры и повысило эффективность использования специального подвижного состава.
Автомотрисы проекта «СЕВЕР» изготовлены с применением специальных материалов, покрытий, современного дизайна, эргономики рабочих мест и кабин машинистов. Использованные при их создании лучшие мировые и отечественные технологии (включая инновационное теплоизоляционное покрытие кузова ТСМ-керамика) позволили обеспечить комфортную работу бригад в любых климатических условиях без ущерба экономичности эксплуатации. 

 

Цифровой пульт управления кабины машиниста позволил избавиться от медных проводников со стареющей изоляцией, а передовое программное обеспечение и интеграция с системами управления движением значительно повысило безопасность работы.

 

«СЕВЕР» оснащен системой управления микроклиматом. Кондиционеры обеспечивают охлаждение, вентиляцию и подогрев воздуха в режиме «теплового насоса», а пожарную безопасность обеспечивает система автоматического пожаротушения дизель-генераторной установки и помещений. 

 

Измерительные системы и оборудование ходовой части автомотрисы, включая подвагонный дизель-генератор МТU, обеспечивают минимальные уровни шума и вибрации в салоне, позволяют работать с прицепной нагрузкой на скоростях до 130 км/ч и уклонах пути до 40 тысячных. 

 

Для работы у экипажа есть аппаратный салон и мастерские, а для отдыха – комфортабельные купе, кухня-столовая и душевая с соответствующим бытовым оборудованием и мебелью.

 

Как Универсальный солдат

 

Самоходные универсальные автомотрисы проекта «СЕВЕР» позволяют не только контролировать состояние пути и объектов инфраструктуры, но и доставлять на место работ ремонтные бригады с необходимыми материалами, оборудованием и инструментом, вести контроль выполненных работ руководством структурных подразделений железнодорожной компании, проводить геологические изыскания в объемах, недостижимых без использования подобного специализированного подвижного состава.

 

В зависимости от требований заказчика исполнение автомотрисы «СЕВЕР» возможно в одном из следующих вариантов.

Диагностический комплекс – базовый и наиболее востребованный вариант исполнения. Одно из основных назначений автомотрис проекта «СЕВЕР» - платформа для размещения диагностических систем различного назначения. На подвижную единицу могут быть установлены системы измерения геометрических параметров пути, ультразвуковой и магнитной дефектоскопии, лазерного трехмерного сканирования, георадиолокационной диагностики, контроля параметров контактной подвески и визуального контроля в любых сочетаниях. Разнообразные варианты компоновки салона позволяют выбрать необходимую конфигурацию автомотрисы для каждой конкретной задачи.

 

Комплекс вторичной диагностики и производства неотложных работ обеспечивает надежное подтверждение и устранение неисправностей объектов инфраструктуры, выявленных в ходе первичной диагностики.  Помимо рабочего салона для экипажа для вторичного контроля в комплексе имеется полный набор необходимого ручного измерительного оборудования. Комплекс дополнительно оборудован пассажирским салоном на 15 мест и зоной для хранения инструмента и запчастей, что позволяет перевозить к месту проведения работ ремонтные бригады с необходимым оборудованием. Под кузовом комплекса размещены отсеки для транспортировки ручного инструмента и точки подключения его к электропитанию.

 

Инспекционная автомотриса, оснащенная системами видеоконтроля, мониторинга и другим необходимым оборудованием, предназначена для оценочных проездов по контролируемым участкам руководителей железнодорожных компаний. В автомотрисе созданы максимально комфортные условия, а высокая рабочая скорость движения позволяет свести до минимума время, необходимое для получения достоверной информации о состоянии участка.

 

Геологическая автомотриса незаменима для выявления причин нестабильности участка, скрывающихся, в прямом смысле этого слова, под землей. 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. Большой набор оборудования позволяет проводить геологические изыскания в объемах, недостижимых без использования подобного специализированного подвижного состава.

 

Грузопассажирская автомотриса предназначена для комфортной перевозки путевых бригад численностью до 50 человек на место проведения работ. Просторный салон обеспечивает необходимый уровень комфорта. Автомотриса оснащается бытовым оборудованием для приёма пищи и гигиенических процедур. Комплекс укомплектовывается грузовой платформой с манипулятором, навесным оборудованием, инструментом для грузоподъёмных и путевых работ.

 

 

Системы и устройства

 

Диагностические системы, применяемые на автомотрисах проекта «СЕВЕР», универсальны и не требуют дополнительной адаптации к каким-либо другим диагностическим комплексам, уже эксплуатируемым заказчиком.  

 

Базовая комплектация автомотрис включает в себя такие разработанные специалистами компании диагностические системы, как: 

• комплекс измерения параметров пути «СОКОЛ»;
• комплекс визуального обнаружения дефектов «СВОД»;
• система высокоскоростной дефектоскопии рельсов и автоматизированной расшифровки.

 

Помимо этих систем, автомотрисы «СЕВЕР», в зависимости от требований заказчика, можно дополнительно оснастить одним или несколькими системами и устройствами, такими как:

• системой бесконтактного контроля геометрических параметров рельсов;
• комплексом георадиолокационного контроля земляного полотна «ОКО»;
• системой контроля габаритов приближения строений;
• системой позиционирования на базе GPS (ГЛОНАСС);
• комплексом контроля аналоговых и цифровых сетей «РАДИУС»;
• комплексной автоматизированной системой комбинаторного анализа данных «КАСКАД».

 

Рассказ о каждой из перечисленных систем достоин внимания специалистов, но, из-за ограниченности журнального пространства, остановимся подробнее лишь на более интересных из них.

 

Комплекс измерения параметров пути «СОКОЛ» предназначен для ведения скоростного измерения профиля рельсов и проверки геометрических параметров исследуемого участка пути.

 

Путеизмерительное оборудование комплекса, представляющее собой автоматизированную систему механических и оптических датчиков, размещается на четырех тележках под кузовом вагона. Такая конструкция позволяет считывать данные на скоростях до 100 км/ч. Одновременная оценка геометрии пути и кинематических параметров движения системы позволяет точно определить вертикальное и горизонтальное положение рельса относительно кузова вагона. Проверяются и оцениваются также параметры исследуемого участка пути – координаты километровых столбов, переездов, стрелочных переводов и др. 

 

Данные, считываемые по ходу движения, поступают на бортовой контрольно-вычислительный комплекс, который обеспечивает визуализацию и регистрацию геометрических параметров рельсовой колеи, а также параметров выявленных отступлений от норм содержания. 

 

Контрольно-вычислительный комплекс преобразует перемещения измерительных механизмов в электрические сигналы и, на основе их анализа, выявляет основные (нормируемые) и дополнительные (ненормируемые) геометрические параметры рельсов и рельсовой колеи. Параллельно собирается дополнительная информация о координатах неисправностей на пути следования, скорости и времени движения, управляющем воздействии оператора, фиксации стрелочных переводов, и т.п. 

 

На основе обработанных данных выявляются отступления геометрических параметров рельсовой колеи от норм содержания и необходимых ограничений скоростей движения. При этом каждое нарушение получает количественную и качественную оценки и привязывается к конкретным координатам.
Вся получаемая информация обрабатывается в реальном масштабе времени, регистрируется и документируется для дальнейшего анализа и планирования работ по текущему содержанию и ремонту пути.

 

Комплекс визуального обнаружения дефектов «СВОД» предназначен для контроля элементов верхнего строения пути. Он позволяет автоматизировать работу по ведению непрерывного визуального контроля и идентификации объектов инфраструктуры человеком, которая характеризуется своей монотонностью и утомительностью. Кроме того, на высоких скоростях некоторые виды отклонений не могут восприниматься человеческим глазом. «СВОД» исключает из процесса наблюдения «человеческий фактор», тем самым значительно снижая вероятность совершения ошибок.

 

«СВОД» регистрирует и обрабатывает получаемое с видеокамер изо-бражение высокого разрешения. При этом, все видеоданные точно привязываются к путейской и географической координатам, и их можно сопоставить с данными других диагностических систем, установленных на автомотрисе. 

 

Для максимального эффекта оборудование комплекса располагают в непосредственной близости от объектов проверки, поэтому условия его эксплуатации далеки от лабораторных. Обеспечить стабильность работы в любых климатических условиях помогают специально разработанные системы жизнеобеспечения - жидкостное охлаждение и подогрев, системы пылеудаления и механической очистки внешнего остекления.

 

Система высокоскоростной дефектоскопии рельсов и автоматизированной расшифровки позволяет вести автоматический контроль и поиск дефектных мест на недостижимых прежде скоростях, которые выходят за пределы 100  км/ч. 
В систему входят бесконтактный автоматический рельсовый сканер «БАРС» и высокоскоростной дефектоскоп «СИНТЕЗ», информацию от которых обрабатывает комплекс автоматизированной расшифровки данных «АСТРА».

 

Сканер «БАРС», смонтированный на подвагонной раме, за счет взаимодействия магнитов с головкой рельса центрирует преобразователи по оси его симметрии при движении по пути. При этом поддерживается расположение следящей системы над головкой рельса на расстоянии 12-15 мм. Работоспособность  сканера обеспечивается надежной работой пневмоцилиндров подъема-опускания, системы подачи контактирующей жидкости и надежностью транспортных креплений. 

 

Дефектоскоп «СИНТЕЗ» имеет базовые 2-канальный ультразвуковой и 2-канальный магнитный блоки, которые при необходимости масштабируются до 256 ультразвуковых каналов и до 64 магнитных каналов. При этом с одного компьютера можно управлять несколькими блоками. 

 

Каждый ультразвуковой канал может работать как в совмещенном, так и в раздельно-совмещенном режиме, непосредственно обрабатывая радиоимпульс. Широкий динамический диапазон и цветографическое отображение амплитуд сигналов в программе расшифровки позволяют уточнять путейскую координату по сигналам от сварных стыков (ранее это делалось только по магнитному каналу). Магнитная часть имеет аналого-цифровой преобразователь с разрядностью 24 бит, что обеспечивает реги-страцию значительного диапазона сигналов и, как следствие, повышает до-стоверность выявления дефектов и точность определения их координат. 

 

Комплекс «АСТРА» позволяет вести автоматический поиск дефектных мест, а также хранение и ручную корректировку схем прозвучивания, привязку отметок и формирование сводной ведомости по всем отметкам, поиск непроконтролированных участков и непрописавшихся болтовых отверстий. Также ведется учет времени работы и формирование протокола соблюдения графика, выдается совмещенное отображение видеоданных со схематичным отображением на модели рельса дефектов и «подозрительных мест».

 

Комплекс георадиолокационного контроля земляного полотна «ОКО» позволяют выявить опасные для железнодорожного полотна процессы в их зачаточном состоянии, своевременно их нейтрализовать и принять необходимые меры для стабилизации земляной насыпи. Принцип действия комплекса георадиолокационного контроля земляного полотна «ОКО» основан на излучении импульсов электромагнитных волн и регистрации сигналов, отраженных от границ раздела слоев зондируемого грунта, имеющих различные физические свойства. 
Отличительными особенностями комплекса георадиолокационного контроля земляного полотна «ОКО» являются его компактность и мобильность. Благодаря этому его можно установить на любую съемную или подвижную единицу. Таким образом, с помощью этого устройства можно проводить в высокоскоростном режиме диагностику балластного слоя и земляного полотна, получая при этом детализированные данные.
«ОКО» определяет толщину и литологическое строение балластного слоя, загрязнённость щебня и места с повышенной влажностью. При этом он обнаруживает в балластном слое и земляном полотне инородные тела: крупные камни, кабели, засыпанные элементы верхнего строения пути – шпалы, рельсы и пр.

 

Одновременно комплекс выявляет положение верхней границы грунтов земляного полотна и его литологическое строение, а также выделяет в земляном полотне места с ослабленными зонами, характеризующимися пониженной плотностью и повышенной влажностью. Кроме того, «ОКО» определяет места нахождения инженерных сооружений и выделяет участки с уложенными покрытиями из геотекстиля и пенополистирола. В результате всех исследований получается высоко достоверный непрерывный разрез зондируемой среды, называемый георадиолокационным профилем или радарограммой. Ее анализ позволя-ет оператору принять правильные решения по нейтрализации опасных для земляного полотна процессов и провести для этого соответствующие ремонтные мероприятия. 

 

Комплекс контроля аналоговых и цифровых сетей связи «РАДИУС» автоматически измеряет и регистрирует параметры средств поездной радиосвязи и передающих сетей (TETRA, GSM, GSM-R, Wi-Fi и Wi-Max), «привязывая» их к координате пути и анализируя на соответствие нормативам - с учетом видов запитки радиоканала и применяемого типа тяги на участке дороги. Замеряется как уровень выходного сигнала локомотивных антенн, так и несущая частота вызывных сигналов разных абонентов (ДСП, ДНЦ, ПУПР и др.) и  частота их модуляции и девиации. «РАДИУС» измеряет также ширину занимаемой полосы радиосигнала и уровень шума на участке движения.

 

При проверке сетей Wi-Fi комплекс автоматически выявляет их устройства и точки доступа, контролируя побитовую и поблочную вероятность ошибок в каналах связи. Он также определяет зону покрытия, проверяет безопасность этих сетей и ищет влияющие на их работу источники помех. При проверке сетей GSM, GSM-R, и TETRA определяются как реальная зона обслуживания, так и зоны неуверенного приема и границы зон покрытия. Одновременно выявляются участки со слабым уровнем сигнала и низким качеством связи. При этом уровни сигналов отображаются на карте, а также выявляются зоны неуверенного приема и источники радиопомех и оценивается качество передачи голоса и данных. Вообще же в непрерывном автоматическом режиме собирается информация о состоянии более 300 параметром сетевой связи этих стандартов.

 

Программное обеспечение комплекса «РАДИУС», не имеющее аналогов в других подобных системах, автоматически формирует из полученных данных отчеты, включая таблицы измерений параметров и график уровней сигнала на маршруте. А программные фильтры позволяют оператору составить отчет, как по всему маршруту, так и по отдельным станциям с выборкой любых измерений.

 

Комбинаторный анализ

 

Как и в случае с диагностическим комплексом «ИНТЕГРАЛ» (см. предыдущий номер журнала), всю информацию, получаемую сигнальными устройствами автомотрисы, обрабатывает комплексная система комбинаторного анализа «КАСКАД». Она позволяет проводить совместную обработку данных, получаемых от различных диагностических средств автоматизированного и визуального контроля разных производителей – как ЗАО «Фирма ТВЕМА», так и других компаний. 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 «КАСКАДОМ», выбираются участки пути, наиболее нуждающиеся в ремонте.

 

 
*  *  *

Современный проект, тщательно подобранное оборудование мировых производителей и широкий выбор вариантов исполнения делают на сегодня автомотрисы проекта «СЕВЕР» незаменимыми помощниками в обеспечении эффективной бесперебойной эксплуатации железных дорог.