Сооружение тоннелей мелкого заложения в условиях сложившейся инфраструктуры

А.Б. Стефанов, А.Л. Ланис

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Несоответствие уровня развития транспортной инфраструктуры уровню автомобилизации приводит к существенному росту расходов, снижению скорости движения, продолжительным простоям транспортных средств и связанных с этим негативных экологических факторов, повышению уровня аварийности и т.д. Проблемы, связанные с этим особенно актуальны в урбанизированных городах, где строительство дополнительных транспортных объектов не представляется возможным из-за сложившейся инфраструктуры. Не менее актуальной является проблема транспортной безопасности, особенно в местах пересечения автомобильных и железнодорожных переездов. Строительство транспортных развязок в условиях сложившейся транспортной инфраструктуры с учетом безопасности и минимального уровня шума возможно при условии сооружения тоннелей. Экономическая сторона этого вопроса упирается в необходимость разработки новых и совершенствования существующих методов проходки тоннелей.

Развитие технологий и внедрение современных достижений науки и техники позволило за последние30 лет, значительно усовершенствовать технологии проходки тоннелей мелкого заложения.

В первую очередь речь идет о совершенствовании технологических параметров проходки, влияющих на напряженно-деформированное состояние грунтового массива, просадки дневной поверхности и гидро-геологические показатели. Все эти факторы в той или иной степени влияют на объекты капитального строительства уже имеющиеся в зоне строительства. Решение задач по обеспечению их эксплуатационной надежности и долговечности входит в перечень первоочередных вопросов решаемых на стадии проектирования и расчетов. Способы решения заключаются в усовершенствовании технических параметров щитовых комплексов, и использовании новейших материалов.

Одним из способов обеспечения эксплуатации имеющейся на начало строительства инфраструктуры, это использование опере-

98

жающего крепления, в том числе устройство экрана из .труб Устройство опережающего экрана может производиться в разнородных переслаивающихся грунтах с включением крупных обломков, валунов, щебня, гравия. Для устройства экрана из труб применяются методы прокола, продавливания или проталкивания в заранее пробуренные скважины. Наиболее эффективно использование для устройства экранов из труб микротоннельной технологии, что позволяет возвести экран в сжатые сроки и без нарушения поверхностных условий.

Технология микротоннелирования позволяет при строительстве тоннелей закрытым способом на мелком заложении обеспечивать минимальные осадки земной поверхности, сохранность зданий, сооружений и подземных коммуникаций в зоне строительства, не нарушать движения транспорта.

Проектирование станции метро «Молодежная»

А.А. Ращепкин

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

В 2012 г. администрацией города Новосибирска принято решение о разработке проекта Дзержинской линии метро от«Золотой Нивы» до станции «Молодежная» и электродепо «Волочаевское».

От «Золотой Нивы» до Гусинобродского шоссе будут проложены подземные пути, а ту часть Дзержинской линии, которая идет вдоль Гусинобродского шоссе, для ускорения строительства предполагается проложить в виде крытой эстакады. Длина эстакады составляет около 800 м, ее проект предусматривает поддержание плюсовой температуры в зимнее время. На эстакаде в районе Волочаевского жилого массива будет возведена станция «Молодежная».

Опыт проектирования и строительства надземных станций метро в России, а тем более в Новосибирске не большой. Это станции «Речной вокзал» в Новосибирске (1985 г.), а также станции Московского метрополитена: «Воробьевы горы» (1959 г.) и типичные станции Бутовской линии: «Улица Скобелевская», «Бульвар Адмирала Ушакова», «Улица Горчакова», «Бунинская аллея» (2003 г.). В отличие от перечисленных, станция «Молодежная» и подходящая эстакада буду полностью отапливаемые, платформа

99

станции будет располагаться на большей высоте(10 м от земли). Все основные и вспомогательные помещения, предусмотренные требованиями нормативных документов, будут размещены в четырехэтажной надземной части станции и частично в подвале.

Фактически конструкция станции будет представлять собой здание, воспринимающее в верхнем этаже временные вертикальные и горизонтальные нагрузки от линий метрополитена.

Внутри станции планируется три неразрезных плети— центральная по схеме 4 + 9 + 9 + 4 и две боковых — по схеме 5 × 9 м. Конструкция пролетных строений представляет собой четыре ж..б балки, объединенных по плите. Пролетные строения через РОЧи опираются на ригель, который вместе с тремя колоннами опор образует раму. На колонны так же будет передаваться нагрузка перекрытий станции. Все колонны станции будут опираться на единый свайный ростверк.

В настоящее время разрабатывается проектная документация станции: вычерчиваются планировки, назначаются параметры основных несущих и вспомогательных конструкций, производятся прочностные и жесткостные расчеты.

Возможности современных расчетных комплексов позволяют максимально точно учесть особенности конструкций, смоделировать действующие на станцию нагрузки, рассчитать внутренние усилия и даже подобрать параметры армирования отдельных элементов. Завершающим этапом расчета станет проверка всей станции на прогрессирующие разрушения.

Строительный контроль при возведении объектов транспортной инфраструктуры

А.Б. Стефанов, А.Р. Кайгородов, А.А. Сеничев

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

В строительной отрасли, в том числе при строительстве объектов транспортной инфраструктуры наиболее значимые параметры возникающих рисков проявляются, как правило, непосредственно на стадии строительства, когда, типовые и неоднократно применяемые проектные решения реализуются в условиях неста-

100

бильного финансирования, в крайне сжатые сроки, при кадровом и техническом дефиците.

Несмотря на многообразие методов расчета рисков и обеспечения безопасности сооружений в России большинство объектов проектируются, строятся и эксплуатируются без проведения соответствующего анализа. Но даже на тех объектах, на которых введена система анализа рисков или работает группа строительного контроля, не всегда вероятность возникновения брака допустима.

Для решения подобных задач и оценки возможностей реализации требований в области качества проектирования и строительства в существующих условиях, в первую очередь необходимо определить те факторы, которые могут негативно повлиять на реализацию проекта, провести так называемый анализ рисков. При расчете рисков и обеспечения безопасности сооружений используются различные методы: статистические, аналитические, экспертных оценок. Данные методы имеют достаточное практическое применение, в данной статье мы не будем давать их оценку, однако следует отметить, что выбор метода зависит от многих параметров

иот правильности его использования зависит достоверность получаемых результатов.

Для определения причин сложившейся ситуации специалистами СГУПС выполнены исследования, основанные на анализе основных замечаний и несоответствий, встречающихся на стадии производства работ, выявленных при осуществлении инженерного сопровождения, технического надзора и строительного контроля объектов транспортной инфраструктуры за период с 2005 по 2012 гг.

Опыт проведения работ по контролю и сопровождению различных объектов, в том числе при строительстве Новосибирского метрополитена, объектов транспортной инфраструктуры в. г Томске, Сочи, Владивостоке позволили разработать систему управления основными рисками при реализации муниципальных

игосударственных заказов. Организовано создание реестра рисков, который охватывает основные виды деятельности, связанной со строительством. В результате анализа реестра разработаны предложения по проведению соответствующих компенсационных мер. Созданный реестр регулярно обновляется в период реализации того или иного проекта.

101

Вычислительный комплекс Sofistik в проектировании и оценке

технического состояния искусственных сооружений

Л.Ю. Соловьев, Д.Н. Цветков

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Программный комплекс (ПК) SOFiSTiK предназначен для комплексных расчетов и автоматизированного проектирования строительных конструкций. Отличительной особенностью комплекса (по сравнению с другими пакетами, например, Midas, Лира, SCAD) является возможность выполнения расчетов сооружений с учетом их взаимодействия с грунтом, с учетом подработки грунтовых массивов (при проектировании в условиях плотной застройки), расчеты на ветровые и динамические нагрузки и другие(проектирование подземных сооружений при сложной их конфигурации и пересечениях в пространстве, фильтрации воды и т.д.).

Оценка технического состояния в отличие от задач проектирования не требует подбора сечений, армирования. Здесь на первый план выходят математический аппарат моделей механики деформируемого твердого тела, таких как учет сложного напряженного состояния, нелинейности материала, устойчивости элементов и т.д.

В лаборатории «Мосты» НИДЦ СГУПСа в рамках работ по оценке технического состояния эксплуатируемых железнодорожных мостов решен ряд задач, позволивших уточнить условия эксплуатации и содержания сооружений.

Проведено исследование влияния изменения типа мостового полотна на амплитуду поперечных горизонтальных колебаний пролетного строения со сквозными главными фермами, имеющего схему 132 + 154 + 132 м. Результаты расчетов показали, что замена существующего мостового полотна с деревянными поперечинами на безбалластное мостовое полотно с железобетонными плитами на рассматриваемом пролетном строении приводит к увеличению амплитуды поперечных горизонтальных колебаний до +12 %. Параметром, оказывающим наиболее существенное влияние на величину амплитуды колебаний является частота вынуждающей силы.

102

С использованием ПК SOFiSTiK получены расчетные значения частот собственных колебаний сталежелезобетонных пролетных строений эксплуатируемых с повреждениями в плите. Учет степени повреждения плиты в конечно-элементной модели проводили уменьшением жесткости конечных элементов, моделирующих поперечные швы объединения железобетонной плиты. Степень изменения жесткости уточняли, добиваясь наилучшего совпадения расчетных значений параметров конечно-элементной модели(частот собственных колебаний и напряжений в верхних поясах металлических балок) с их значениями, измеренными во время испытаний.

Постановка задачи многокритериальной оптимизации вантовых пешеходных мостов для современных городов

С.А. Бахтин, Н.А. Козьмин

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Внастоящее время уделяется возрастающее внимание сооружению пешеходных переходов через улицы и перекрестки для повышения безопасности дорожного движения. Перечисленным требованиям в большой степени отвечаютвантовые конструкции — весьма экономичные, архитектурно выразительные и достаточно удобные при монтаже в условиях ограничения во времени и в пространстве.

Комплекс современных требований к качеству инженерных сооружений фактически требует применениямногокритериальной оптимизации при их проектировании. В этой связи в данной работе излагается постановка многокритериальной оптимизации вантовых пешеходных путепроводов в условиях мегаполисов.

Взадачах оптимального проектирования конструкций(ОПК) для обеспечения достоверности и обоснованности полученного решения необходимо последовательно решить следующие задачи:

1. Назначение параметров конструкции (X), которые будут варьируемыми и подлежат оптимизации, а их количество (параметров) само является предметом поиска(общее число параметров поиска достаточно большое— порядка 25–30 штук при 5–6 вантах в каждом пролете);

2. Формулирование критериев комплексной оценки инженерного сооружения fi(X);

103

3.Составление системы ограничений gj(X) ≤ 0, определяющих долговечность и надежность работы конструкции;

4.Выбор программного продукта для определения напря- женно-деформированного состояния (НДС) конструкции, который отвечал бы поставленной задаче оптимизации.

быть в явном виде выражены через компоненты вектора X.

До настоящего времени, подавляющее большинство практических задач ОПК строительных конструкций решается в однокритериальной постановке, что настолько очевидно, что сам тер-

мин «одноили многокритериальная оптимизация» даже не упо-

минается. Как правило, в качестве критерия оптимизации прини-

мается расход материала или приведенная стоимость, если ис-

пользуется несколько материалов (металл, железобетон и т.д.).

В этой связи, предлагается сначала также сформулировать задачу ОПК вантового моста в классической однокритериальной постановке, а затем расширить ее за счет подключения нескольких критериев, в свете современных требований.

Вторым по значимости критерием при проектировании данных конструкций после приведенных экономических затрат следует признать динамическую устойчивость вантовых пешеходных мо-

стов. Не случайно, вопросу динамической устойчивости пешеходных мостов в новом СП[п. 5.48] уделено дополнительное внимание, в частности, введена дополнительная проверка устойчивости при загружении толпой, создающей нагрузку 0,50 кПа.

Не меньшее значение имеет следующий критерий — «технологичность сооружения», причем его следует рассматривать в двух направлениях: относительная сложность монтажа моста и неизбежные потери от перерывов в движении для инфраструктуры мегаполиса, связанные с «окнами» для монтажа моста на грузонапряженной магистрали.

Данный критерий еще сложнее оценить количественно, так как здесь еще меньше математических зависимостей: применение оригинальной технологии монтажа балки жесткости и пилона может вызвать серьезное удорожание за счет дополнительных обустройств, к примеру, но одновременно позволит существенно

104

сократить длительность «окна», что вполне может «окупиться» в большом городе.

Хотя, безусловно, можно сделать попытку с определенной точностью описать целевые функции для обоих последних критериев:

–для динамической устойчивости выразить в каких-то условных положительных единицах максимальные отклонения динамических характеристик от резонансных диапазонов и наоборот ввести «штрафные санкции» при приближении поисковой точки к «запрещенным собственным частотам колебаний»;

–для количественной оценки технологичности проекта возможно введение также «штрафных санкций» на общую стоимость строительно-монтажных работ с учетов недопустимых«окон», малой оборачиваемости дополнительных обустройств и спецмеханизмов и т.д.

В связи с вышеизложенным, для решения многокритериальной задачи ОПК вантового моста можно предложить два варианта:

1. Составить несколько целевых функцийfi(X) для каждого критерия и решать задачу многокритериальной оптимизации по принципу множества Парето;

2. Решать задачу в несколько этапов. При помощи описанного выше алгоритма однокритериальной оптимизации(по приве-

денной стоимости) выполнить несколько поисковых спусков, получив тем самым несколько векторовX*, отвечающих всем тре-

бованиям. Далее провести при помощи экспертов анализ найденных X*, по качественным критериям (динамической устойчивости

итехнологичности), выстроив X* в окончательном порядке.

2.4. Управление техническим состоянием железнодорожного пути

Повышение эффективности функционирования Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры

И.Я. Пименов

Центральная дирекция инфраструктуры ОАО «РЖД», Новосибирск

Сегодня Западно-Сибирская дирекция инфраструктуры занимает одно из ведущих мест в транспортной системе страны, и про-

105

легает по территории пяти субъектов Российской Федерации: Омской, Новосибирской, томской, Кемеровской областей и Алтайскому краю, граничит с Южно-Уральской, Свердловской, Красноярской дирекциями инфраструктуры, а также с АО «Национальная компания «Казахстан темiр жолы».

Грузооборот Западно-Сибирской дирекции составляет 11,5 % сетевого объема. Средняя грузонапряженность — 49,7 млн ткм бр./км в год (сеть 32,9 млн ткм бр./км в год). Максимальная грузонапряженность — 155,8 млн ткм бр./км в год. Эксплуатационная длина дирекции сегодня составляет5587,34 км, развернутая длина главных путей9020, 34 км. На дороге эксплуатируется 9980 стрелочных переводов и глухих пересечений, 3479,8 км станционных путей, 632,9 км подъездных путей, 799 железнодорожных переездов, 3879 искусственных сооружений, в том числе 1379 мостов и путепроводов.

Путевое хозяйство дороги состоит из28 дистанций пути, дистанции инженерных сооружений, центра диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры, дирекции по эксплуатации и ремонту путевых машин. Средняя развернутая длина обслуживания дистанции пути сегодня составляет469,0 км, развернутая длина обслуживания главных путей322,2 км. Наиболее протяженная — это Входнинская дистанция пути, развернутая длина которой составляет 704,6 км, протяженность обслуживания главных путей 515,3 км. Численность работников, занятых на текущем содержании железнодорожного пути и его обустройстве составляет 12601 человек, из них: начальники участков, старшие дорожные мастера — 100 чел.; дорожные мастера — 402 чел.; бригадиры пути — 1129 чел.; монтеры пути — 6345 чел.; операторы дефектоскопных тележек — 766 чел.; дежурные по переездам — 939 чел.; ремонтники ИССО — 327 чел.

За счет выполнения за последние2 года ремонтно-путевых работ в объемах не менее 500 км «тяжелыми» видами удалось переломить на дороге негативную тенденцию роста протяженности участков со сверхнормативным пропущенным тоннажем.

Поставленные в свое время задачи по увеличению скоростей движения, пропускной способности Западно-Сибирской железной дороги потребовали качественно нового подхода к применяющимся технологиям ремонта пути. Одним из основных мероприятий,

106

позволяющих дороге удерживать передовые позиции в хозяйстве пути — это повышение эффективности ремонта объектов инфраструктуры за счет организации работ по ремонту пути в зимний период и организации работ на закрытых для движения поездов перегонах на весь период производства путевых работ.

Многолетний опыт работ путевых машинных станций на дороге показал, что капитальный ремонт пути целесообразно производить в режиме закрытого перегона. При этом можно с высоким качеством, обеспечивая безопасность движения поездов по соседнему пути в обоих направлениях, выполнить весь комплекс путевых работ, реализовать в полном объеме все проектные решения (отпрофилировать площадку земляного полотна, уложить разделительный слой, перекрыть плетями бесстыковой путь длиной в перегон, вывезти инвентарные рельсы с перегона). Результат организации круглосуточной работы на закрытом перегоне позволяет в 2–3 раза повысить производительность работы машин глубокой очистки, в 1,5–2 раза снизить эксплуатационные расходы, выполнить открытие перегона для движения поездов с установленными скоростями движения до120 км/ч пассажирским, до 80 км/ч грузовым поездам.

К работам такого вида дорога приступила в1997 г. За этот срок проведена модернизация и выполнен капитальный ремонт пути на протяжении 4168 км.

Ежегодное и планомерное оздоровление инфраструктуры путевого хозяйства позволяет дороге постоянно улучшать основные эксплуатационные показатели. Так техническая скорость возросла с 52,8 (в 2002 г.) до 54,3 км/ч, оценка состояния пути улучшена с 71 балла (в 2002 г.) до 19 баллов, загрязненность балласта уменьшилась с 38 % (в 2002 г.) до 19,7 %, дефектность шпального хозяйства на главном пути уменьшилась с 11,5 % (в 2002 г.) до 9,2 %.

В целях оптимизации организационно-функциональной структуры хозяйственного комплекса Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры, повышения эффективности контроля за работой средств диагностики инфраструктуры, в состав Центра диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры в2011 г. переданы вагоны испытания контактной сети, автоматики, телемеханики и радиосвязи, штат персонала, обслуживающего диагностическое оборудование дефектоскопных автомотрис, поставлены сетевой

107

обследовательский комплекс АДК-И-ЭРА, вагон-лаборатория по обследованию инженерных сооружений и земляного полотна.

Для вождения тяжеловесных и длиносоставных грузовых поездов, развития в перспективе скоростного и высокоскоростного движения дорога планомерно продолжает наращивать полигон бесстыкового пути. На сегодняшний день в целом по дороге протяженность бесстыкового пути достигла 6754 км.

Эксплуатируемый полигон бесстыкового пути по главным путям составляет 75 % от общей протяженности главных путей, в том числе по Транссибирскому направлению96 %, по Среднесибирскому направлению 86 %, что является также одним из положительных факторов улучшения эксплуатационных показателей -ра боты хозяйства и дороги в целом.

Эффективность внедрения системы управления содержанием инфраструктуры железной дороги на базе сквозных технологий

В.И. Молдавер, А.В. Поздеев, С.В. Долгополов

Московская железная дорога — филиал ОАО «РЖД», Москва

Продолжающаяся реформа отрасли позволила достичь существенных результатов. Наибольшие успехи имеются в структурировании ОАО «РЖД» — выполнено разделение основных и неосновных видов деятельности, созданы вертикально интегрированные Дирекции по основным видам деятельности — Дирекции движения, инфраструктуры, тяги.

В то же время некоторые результаты реформ достигнуты лишь частично. Одним из наиболее настораживающих факторов является использование на линейном уровне старой технологии управления при уже обновленной (реформированной) структуре управления на корпоративном уровне. При взаимодействии между железными дорогами и вертикально-интегрированными дирекциями наблюдается отставание работ по актуализации нормативно-методической и регламентной базы от организационных преобразований. Актуальная задача на сегодня ускорить выполнение работ по описанию бизнеспроцессов и стандартизации регламентов взаимодействия.

Проблема заключается не только в отсутствии регламентов взаимодействия и описаний бизнес-процессов, а в создании дей-

108

ственной технологии управления линейного уровня. Фактически речь идет о необходимости создания новой технологи управления, которая обеспечит гарантированное исполнение технологических процессов с заданным качеством во всех хозяйствах, участвующих в комплексном перевозочном процессе.

Основной идеей при создании технологии управления - ли нейного уровня является выделение и унификация типовых процессов управления — единых для всех хозяйств (планирование и назначение работ, обеспечение ресурсами, контроль исполнения, анализ результатов). Современные инновационные технологии в области управления позволяют принципиально изменить методы управления в Компании. Основная идея заключается в переходе от существующей потребности инициации работ и тотального контроля их исполнения руководителями всех уровней к своевременному и качественному управлению только отклонениями от нормального хода процесса. Другими словами предлагается создание конвейера управления, который типовыми процессами регламентирует и обеспечивает нормальное функционирование ОАО «РЖД», а в случае отклонений запрашивает управленческое решение от руководителя соответствующего уровня.

Отметим, что указанные выше унифицированные процессы управления нацелены не только на решение задач конкретного хозяйства, но и предназначены обеспечить их совместную эффективную работу в интересах предоставления комплексных услуг железнодорожного транспорта.

Анализ потока отказов в хозяйствах инфраструктуры за 2009–2010 гг. показал негативную тенденцию постоянного увеличения их числа и подтвердил необходимость принятия срочных мер для возвращения управляемости в содержании инфраструктуры.

На Московской железной дороге в хозяйствах инфраструктуры был выполнен сбор и анализ информации с классификацией причин отказов технических средств. Анализ структуры отказов технических средств за этот же период показал, что до 80 % отказов происходит по организационным причинам, что показало невозможность решения проблем содержания инфраструктуры существующими сегодня методами управления.

109

Выполненный анализ показал необходимость разработки новой технологии управления, включающей адаптированные к технологии содержания объектов всех хозяйств Дирекции инфраструктуры (пути; сигнализации, централизации и блокировки; электрификации и электроснабжения) типовые процессы управления планово-предупредительными работами, отказами и предотказными состояниями, элементами инфраструктуры.

Ключевым элементом в новой технологии должно стать разделение функций выявления, устранения и контроля ликвидации отказов и выполнения работ.

Фактически вышесказанное является созданием новой сервис ориентированной технологии управления, которая обеспечит гарантированное, экономически эффективное исполнение всех поставленных перед транспортом задач с четким пониманием необходимых для этого технологических процессов и ресурсов.

Необходимо отметить, что создание и внедрение этой технологии является исключительно сложной и объемной задачей, существенно влияющей на каждодневную деятельность компании.

Ее решение требует глубокого знания современных методов управления и специфики хозяйств железнодорожного транспорта. Кроме того, работы по выстраиванию управления на всех уровнях необходимо выполнять в ускоренном темпе. В этой связи для решения данной задачи необходимо применить специализированные методики, которые обеспечат достижения заявленной цели в короткие сроки.

Привязка технологических процессов различных хозяйств к общему сервису в виде пропускной способности инфраструктуры позволит адресно управлять непроизводительными потерями и повысить эффективность инвестиционных, эксплуатационных средств и средств капитального ремонта(обоснованное снижение трудоемкости работ на малодеятельных участках, минимизация фиктивно выполняемых работ, оптимизация использования времени технологических «окон»).

Разработка и внедрение эффективной технологии управления хозяйствами инфраструктуры с применением адаптированных типовых процессов управления и современной организационной модели позволят значительно повысить эффективность содержания объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта.

110

Технология внедрения автоматизированной системы управления содержанием инфраструктуры железной дороги

В.И. Молдавер, А.В. Поздеев, С.В. Долгополов

Московская железная дорога — филиал ОАО «РЖД», Москва

Внастоящий момент предъявляются новые требования к качеству содержания инфраструктуры. Это связано с проводимым реформированием отрасли, созданием участков высокоскоростного и интермодального движения (запуска имиджевых для компании поездов Спутник, Аэроэкспресс, Сапсан), повышением требований к качеству перевозок со стороны пассажиров с точки зрения исполнения графика движения и комфорта.

Остро стоят вопросы низкого уровня технологической дисциплины исполнителей, роста числа отказов по всем хозяйствам инфраструктуры.

Встатье описывается разработка и реализация автоматизированной системы управления содержанием инфраструктуры, как системы гарантированного исполнения технологических процессов содержания инфраструктуры созданная с применением новых подходов, а так же с использование существовавших ранее, но забытых практик.

Первым ключевым решением, которое было реализовано, это организация технологии сбора данных о состоянии объектов инфраструктуры.

Внастоящее время информация собирается из различных источников и систем силами различных подразделений. А для эффективного содержания инфраструктуры руководителю необходимо знать всю информацию о каждом объекте — от мониторинга, от средств диагностики, результаты осмотров, данные от специализированных систем. Эта консолидированная информация особенно важна руководителю структурного подразделения для эффективного планирования работ и выдачи нормированного задания исполнителям. При этом в число планируемых работ попадает весь спектр задач — и планово-предупредительные работы и устранение неисправностей и исполнение различных поручений.

111

По каждой из задач руководитель цеха определяет срок и Исполнителя. Исполнитель получает четкие нормированные задачи на текущий день.

Далее, важно понимать, что жизненный цикл заданий традиционно контролировался на двух стадиях— выдача и выполнение (верхняя цепочка на рис. 1). Современные условия требуют более глубокого понимания жизненного цикла и более оперативного и детального контроля(нижняя цепочка на рис. 1). Проведенным анализом установлено, что жизненный цикл, а так же процесс выдачи и исполнения заданий является подобным для всех хозяйств инфраструктуры. Исходя из этого нами была проведена унификация процессов исполнения плановых заданий, а так же методов контроля их исполнения.

Рис. 1 Технология контроля этапов жизненного цикла заданий в системе управления содержанием инфраструктуры

На рис. 1 показан полный жизненный цикл задания (цепочка снизу), а так же унифицированный процесс — от выдачи задания, четкого порядка назначения исполнителей и вплоть до докладов об исполнении и проверки выполнения заданий.

Контроль исполнения технологических процессов осуществляется на всех уровнях управления — на уровне цеха, структурного подразделения, службы. На самом деле этот контроль включает в себя два вида контроля. Технологический контроль направлен на контроль соблюдения технологии работы. Этот контроль является специфическим для каждого из хозяйств. А кроме того, необходим контроль исполнения. Этот контроль является неспециализированным, относительно простым, но вместе с тем, очень трудоем-

112

ким. Крайне важно понимать весь спектр запланированных задач, их текущий статус, проблемы в исполнении задач(например, несоблюдение сроков) и своевременно вмешиваться в ситуацию. В идеальном варианте этот контроль должен быть упреждающим — для своевременного предотвращения негативного развития событий. При этом исполнение указанных контролирующих функций не должно быть излишне трудоемким— все основные функции контроля должны быть автоматизированы.

Одним из ключевых результатов работ стало разработка многоуровневого автоматизированного контроля выполнения заданий через мониторинг типовых процессов. Основной функцией созданной системы управления содержанием инфраструктуры является предоставление предприятиям единого инструмента и технологии планирования и контроля исполнения технологических процессов. Этот инструмент предоставляется руководителям всех уровней, а так же исполнителям.

Итогом практической реализации системы управления содержанием инфраструктуры явилось перевод всех специалистов хозяйств на единую, сквозную технологию, что обеспечило значительное снижение потоков отказов. Так, по результатам первого года опытной эксплуатации системы среднее значение потока отказов по хозяйствам сократилось на20–30 %. Особо отметим тот факт, что время устранения отказов также значительно сократилось, в среднем на 15 %. Это позволяет сделать вывод о правильности выбранной стратегии.

Результаты исследований по проблеме взаимодействия в системе колесо-рельс

Н.И. Карпущенко

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Исследования в системе колесо-рельс направлены на решение проблемы безопасности движения поездов, долговечности колес и рельсов.

В последние годы состояние пути в кривых оценивается по динамическим показателям: непогашенному центробежному ускорению аН, рассчитываемое по усредненным значениям радиуса кривизны пути R(x) и возвышения наружного рельсаh(x), а также ско-

113

рости изменения непогашенного ускорения Ψ(x), определяемое по данным аН в соседних точках. При этом рассматриваются не мгновенные, а усредненные значения кривизны на скользящем отрезке пути длиной 50 м, а значения уровня на отрезке40м. Полеченные значения аН, и Ψ сравниваются с допустимыми значениями[аН] и [Ψ] и по ним определяются допускаемые скорости движения.

Суть наших предложений состоит в том, чтобы значения аН, и Ψ определять с шагом 2 м. По этим показателям оценивать состояние пути, уточнив значения [аН] и [Ψ], рассчитывать в каждой точке рамные силы, коэффициент запаса устойчивости колеса на рельсе, как груженых, так и порожних вагонов с учетом продольной динамики поезда

Этот метод особенно важен для оценки условий безопасности движения короткобазных грузовых вагонов, особенно порожних цистерн и вагонов бункерного типа, имеющих высокий центр тяжести и большую частоту собственных колебаний. Для этих вагонов опасны короткие неровности длиной2–4 м, вызывающие резонансные колебания.

Выходными формами путеизмерителя будут: положение рельсовых нитей в плане(кривизна); по уровню; непогашенное ускорение аН и скорость его нарастания Ψ; продольные силы в поезде, а также коэффициент запаса устойчивости колеса на рельсе. Эти дан-

ные позволят находить опасные для движения поездов кривые участки пути.

Геометрические и динамические показатели состояния рельсовой колеи в кривых служат основой для установления допускаемых скоростей движения поездов.

Было проанализировано также состояние рельсов и рельсовой колеи в кривы радиусом от 350 до 650 м на проблемных перегонах, расположенных на Транссибирской, Среднесибирской магистралях и Кузбасском ходу.

На рассматриваемых кривых были проведены комплексные исследования параметров рельсовой колеи и характеристик вписывания подвижного состава с использованием цифровой фото- и видеоаппаратуры.

В результате расшифровки видеозаписей установлено, что первые колеса вагонных тележек в кривых радиусом 650 м и менее, всегда касаются рабочими гранями гребней боковых граней

114

наружных рельсов. Вторые колеса тележек имеют зазор между гребнями и наружными рельсами.

Форма износа головки наружного рельса свидетельствует о весьма малой интенсивности вертикального износа. Объяснить это можно отсутствием продольного скольжения бандажа колеса по наружному рельсу при повороте тележки и передачи значительной доли вертикальной нагрузки от колеса на рельс через его боковую грань.

Боковой износ у внутреннего рельса не обнаружен. Вертикальный износ происходит интенсивнее, чем у наружного рельса. Кроме того, на поверхности внутреннего рельса формируются многочисленные борозды и каверны от глубинного выравнивания наклепанного слоя при поперечном скольжении бандажей по сухим рельсам при вписывании тележки в кривые.

По длине кривой боковой износ происходит весьма не равномерно. Интенсивность бокового износа существенно зависит от кривизны пути, твердости рельсов и осевой нагрузки вагонов.

Из анализа результатов наблюдений следует, что основным фактором, влияющим на интенсивность износа рельсов, является радиус кривых. Так, на участках, где преобладают кривые радиусом 350–400 м, интенсивность бокового износа в2,5 раза выше, чем на участках, где преобладают кривые радиусом 550–600 м.

Анализируя влияние параметров рельсовой колеи на боковой износ рельсов и подрез гребней колес, рассмотрено изменение технических показателей работы Западно-Сибирской железной дороги, оказывающих влияние на износ пути. За последние семь лет грузонапряженность возросла на 60 %, техническая скорость на 9 %, осевые нагрузки подвижного состава на 3 %.

В то же время выход рельсов по боковому износу снизился в среднем в 2, раза, количество обточек колес грузовых электровозов по причине предельного износа гребня и остроконечного наката для ВЛ-10 снизился на 28 %, а для ВЛ-80 — на 94 %. Достигнуто это благодаря модернизации всего путевого комплекса дороги.

К началу 2010 г. на всем протяжении Транссибирского хода проведен усиленный капитальный ремонт с укладкой бесстыкового пути и постановкой кривых в проектное положение.

115

Влияние человеческого фактора на отказы технических систем инфраструктуры железнодорожного транспорта

В.С. Воробьев, А.В. Балахонцев, Р.М. Брызгалова, С.М. Кузнецов, И.Б. Репина

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Человеческий Фактор может быть определен как набор присущих людям — физиологических и психологических возможностей и ограничений, которые, в случае непринятия их во внимание, могут стать причиной неправильных действий.

Авторами разработана методология определения и выявления отказов в работе технических средств, произошедших по причине негативного человеческого влияния на производственный процесс (человеческого фактора).

К техническим средствам, отказы которых подлежат учету в рамках Положения, о порядке учета, расследования и анализа случаев отказов в работе технических средств инфраструктуры ОАО «РЖД» относятся: верхнее строение пути, земляное полотно, искусственные сооружения и железнодорожные переезды; устройства и линии электроснабжения; устройства, средства, сооружения и системы железнодорожной технологической электросвязи; устройства железнодорожной автоматики и телемеханики; сооружения и устройства станционного хозяйства(грузовые и пассажирские платформы, пешеходные мосты, тоннели и настилы).

Нами выделены следующие причины, способствующие ошибочным действиям человека:

–недостатки информационного обеспечения, отсутствие или недостаточность информационной поддержки, отсутствие учета человеческого фактора;

–ошибки, вызванные внешними факторами;

–ошибки, вызванные физическим и психологическим состоянием и свойствами человека;

–ограниченность ресурсов поддержки и исполнения принятого решения;

–эмоциональная напряженность;

–снижение негативной роли организационных факторов;

116

–снижение внимания в привычной и спокойной обстановке;

–неудовлетворительное психическое состояние человека;

–рассеивание внимания, возникающего при выполнении необходимых действий, в особенности при неожиданных отказах оборудования или внезапных изменениях ситуации.

В настоящей работе нами принята следующая классификация отказов по причине человеческого фактора (ЧФ):

1) поведенческие факторы, выражающиеся в личных качествах исполнителей (нарушение дисциплины, психофизиологическая неустойчивость);

2) медицинские факторы, выражающиеся в состоянии физического здоровья;

3) эксплуатационные факторы, выражающиеся в отборе персонала, наличии опыта, знании железнодорожных систем;

4) факторы, связанные с конструкцией оборудования; 5) факторы связанные со сбором и передачей данных, выра-

жающиеся в неправильной интерпретации устных сообщений, недостаточной координацией действий персонала;

6) другие проявления человеческого фактора.

В настоящее время действует система показателей, характеризующих основные параметры места наступления отказа и его -ха рактеристики. Нами предложено дополнить их признаком наличия человеческого фактора. При проведении служебного расследования в соответствующую форму акта также включается признак наличия человеческого фактора.

Составляемые справки по отказам технических средств по итогам работы за квартал текущего года по причине влияния -че ловеческого фактора включают дату, время и продолжительность отказов. Это позволило выполнить вероятностно-статистическую обработку данных, заключающуюся в корреляционнорегрессионном анализе, получении зависимостей числа отказов от их продолжительности, построении графиков плотности распределения вероятности отказа заданной продолжительности, функций или надежности распределения отказов, рисков их возникновения. Причем, расчеты и построения выполнены по техническим отказам 1-й и 2-й категорий, а также отказов, вызванных влиянием человеческого фактора. Последние разделены по видам согласно приведенной выше классификации.

117

Выполненный АВС — анализ по Западно-Сибирской железной дороге позволил получить следующие результаты.

По количеству отказов 1 категории наибольшее количество отказов происходит по причине отказов грузовых вагонов (47 %), СЦБ автоматики и телемеханики(25 %), отказы локомотивов МВПС составляют около 10 %, все остальные виды отказов — менее 10 %, в сумме количество отказов составляет около18 % от общего числа отказов технических средств.

По количеству отказов 2 категории сохраняется такая же тенденция при несколько других процентных соотношениях: отказы грузовых вагонов (41 %), СЦБ автоматики и телемеханики (22 %), отказы локомотивов МВПС составляют около 15 %, все остальные виды отказов — менее 5 %, в сумме количество отказов составляет около 22 % от общего числа отказов технических средств.

Превентивный подход к проблеме безопасности на железнодорожном транспорте основан на научных принципах ЧФ, включая:

–обучение всего персонала индивидуальным и коллективным приемам;

–создание организационных условий, способствующих стабильности приобретенных навыков с помощью систематического учета психофизиологических возможностей и ограничений человека;

–определение главной причины опасных ситуаций, вызванных влиянием человеческого фактора, с целью разработки профилактических мероприятий.

Учет влияния и особенно снижение количества отказов, вызванных человеческим фактором, является сложной научнопрактической задачей, требующей изучения причин отказов, их статистической обработки. На основе данных КАСАНТ возможно построение системы управления потоком отказов.

118