автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Разработка концепции системы мониторинга земляного полотна железнодорожного пути

11-1 340

Международный межакадемический союз На правах рукописи

Гараничев Андрей Константинович

РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Специальность: 05.02.22 - Организация производства

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада.

Москва 2010 г.

Работа выполнена в ОАО «Российские железные дороги»

Научный руководитель:

доктор технических наук, вице-президент

ОАО «Российские железные дороги» Воротилкин Алексей Валерьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Спиридонов Эрнст Серафимович доктор технических наук Миронов Леонид Алексеевич

Защита состоится 2010 года на заседании диссертационного со-

вета Д.06.024.МАИ 032 Высшей Межакадемической аттестационной комиссии.

С диссертацией в форме научного доклада можно ознакомиться в диссертационном совете Д.06.024.МАИ 032.

Автореферат разослан

/57 //.

2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор

Г.Е. Лазарев

нисСИИСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

б и Б л иотека ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы.

Система мониторинга земляного полотна является одной из важнейших подсистем мониторинга железнодорожного транспорта.

В основе моделей прогнозирования расстройств земполотна должны

быть результаты мониторинговых исследований состояния земляного полотна. По результатам мониторинга должны быть разработаны экономически оправданные способы усиления, ремонта и защиты конкретных участков земполотна от неблагоприятных природно-климатических воздействий, что позволит повысить уровень безопасности движения поездов и снизить расходы на эксплуатацию пути и послеаварийные восстановительные работы.

В соответствии с концепцией создания "Автоматизированной системы управления путевым хозяйством железнодорожного транспорта" (АСУ-П), утвержденной в 2000 г. мониторинг земляного полотна должен являться подсистемой технологии управления техническим состоянием железнодорожного пути.

Наиболее перспективными способами реализации решений ОАО "РЖД" в системе диагностики и мониторинга является применение мобильных автоматизированных средств диагностики. Необходимо создание системы комплексного диагностирования железнодорожного пути в целом с использованием перспективных геоинформационных технологий.

Следует отметить, что для прогнозирования расстройств земполотна, вызываемых природно-техногенными факторами, не зависящими или мало зависящими от эксплуатационных условий и параметров содержания рельсовой колеи (оползни, карстовые провалы, сели, размывы, сплывы, внезапные просадки земляного полотна) необходимо использование специальных технических средств и методов. Результаты диагностирования объектов земляного полотна (после предварительной обработки) должны быть внесены в единую информационную базу данных (СБД-П) для дальнейшего решения задач планирования

и проектирования ремонтов верхнего строения пути и земляного полотна.

Учитывая многообразие причин расстройств, дефектов, деформаций зем-полотна, в том числе при воздействии опасных природных явлений для автоматизации процессов диагностики и мониторинга необходимо уточнить и систематизировать классификацию дефектов и деформаций земляного полотна.

Для успешного мониторинга требуется проведение более глубоких научных исследований с целью установления взаимовлияния деформаций земляного полотна и верхнего строения пути при различных эксплуатационных условиях и выявления причин и закономерностей изменения внутреннего состояния земляного полотна из-за влияния гидрологических и гидрогеологических факторов с учетом внешних воздействий. Например, анализ распространенности деформаций земляного полотна на дорогах, а также распределение их общего количества по месяцам года может указать на явное влияние природно-климатических, в том числе сезонных условий, на различные по форме проявления деформаций и их количество.

Подсистема мониторинга земляного полотна должна основываться на комплексном использовании:

-данных диагностики состояния рельсовой колеи путеизмерителями по параметрам, на которые влияет состояние подшпального основания;

-данных диагностики земляного полотна нагрузочными поездами, георадиолокации для оценки состояния верхней рабочей зоны земляного полотна, сейсмических, акустических, ультразвуковых, электромагнитных методов контроля на базе вагона инженерно-геологического обследования, а также традиционных технологий и методов надзора;

-систематизированных в СБД-П архивных данных о происшедших ренее деформациях земляного полотна и расстройствах рельсовой колеи;

-данных современных геоинформационных технологий, т.е. данных об изменениях геотехнической системы, а также водоотводных, защитных, укрепительных и поддерживающих сооружений земляного полотна), получае-

мых методами аэрокосмического и наземного зондирования.

При выполнении мониторинга земляного полотна необходимо учитывать:

• различие видов деформаций земляного полотна, место их проявления, причины образования и развития;

• влияние природно-климатических и сезонных факторов, воздействующие нагрузки;

• протяженное или сосредоточенное расположение деформаций определенного вида вдоль пути;

• экономические и другие возможные последствия при проявлении деформаций (нарушение безопасности, перерывы в движении).

Данная задача является предельно актуальной и требует серьезных научно практических разработок. Для удобства рецензирования ниже приведены термины и определения встречающиеся в данной работе.

Диагностирование земляного полотна - процесс определения параметров и оценки технического состояния земляного полотна на основе обнаружения признаков дефектов и деформаций и установления причин их вызывающих.

Мониторинг земляного полотна - процесс оценки и прогнозирования технического состояния земляного полотна на основе систематического контроля характеризующих его параметров и воздействующих факторов.

Система мониторинга земляного полотна (СМ-ЗП) - это совокупность методов, технических средств, технологий, нормативных документов и исполнителей для оценки состояния земляного полотна с целью выбора технических и управленческих решений по обеспечению его исправного технического состояния в заданный период времени при существующих или прогнозируемых природно-климатических и эксплуатационных условиях и внешних воздействиях.

Прогнозирование состояния земляного полотна процесс оценки технического состояния земляного полотна в заданный период времени при существующих или прогнозируемых природно-климатических и эксплуатационных условиях и внешних воздействиях.

Природно-техническая система совокупность форм и состояний взаимодействия компонентов природной среды.

Геотехническая система - подсистема в природно-технической системе, учитывающая взаимосвязь составляющих ее компонентов с окружающей геологической средой.

Геоинформационные технологии мониторинга земляного полотна -технологии, обеспечивающие эффективное использование информации о состоянии компонентов геологической и природной среды и динамике его изменения в системе мониторинга земляного полотна.

Цели и задачи исследования.

Цель диссертационной работы состоит в разработке концепции системы мониторинга земляного полотна железнодорожного пути.

Исходя из этой цели, в работе поставлены и решены следующие задачи: Проведен анализ современного состояния земляного полотна железнодорожного пути.

2. Рассмотрена цель и поставлены задачи мониторинга земляного полотна железнодорожного пути.

3. Разработаны общие технические требования к системе мониторинга земляного полотна.

4. Разработан перечень контролируемых параметров земляного полотна.

5. Составлены требования к техническим средствам технологического и диагностического применения.

Научная новизна диссертации.

Научная новизна диссертации последовательно изложена практически во всех главах работы и включает в себя:

1. Обоснование создания системы мониторинга земляного полотна железнодорожного пути.

2. Разработка структуры системы мониторинга и ее состав.

3. Дифференцирование системы на определяющие подсистемы и увязка их в единое диагностически - логическое пространство.

4. Исследование и разработка технических требований для всех подсистем, объединенных системой мониторинга земляного полотна железнодорожного пути.

Практическая значимость работы.

Основные результаты концепции положены в основу создания отраслевой системы мониторинга земляного полотна железнодорожного пути и имеет свое отражение в плане ремонтно-путевых работ всеми видами на 2011 год. (Рис.1)

План ремонтно-путевых работ всеми видами на 2011 год в сравнении с ожидаемым выполнением за 2010 год

4000 — 3500 ~

#// ¿у/

'> А*/

Структура и объем работы.

Научный доклад состоит и пяти глав, заключения и списка научных работ автора по диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НАУЧНОГО ДОКЛАДА.

Глава 1. Постановка задачи.

Земляное полотно является одним из важнейших элементов железнодорожного пути, от состояния которого во многом зависит состояние верхнего строения пути и надежность работы пути в целом. Деформации земляного полотна приводят к образованию просадок, перекосов, изменениям положения рельсовых нитей по уровню и другим изменениям геометрии рельсовой колеи. Во многих случаях именно это является первоисточником возникновения неисправностей III и IV степеней и нарушения безопасности движения поездов.

Учитывая также, что деформации подшпального основания в существенной степени зависят от природно-климатических факторов, приводящих к изменению состояния грунтов и их несущей способности, мониторинг земляного полотна должен осуществляться в тесной взаимосвязи с мониторингом состояния верхнего строения пути, т.е. железнодорожный путь должен рассматриваться как единая геотехническая система в природно-технической системе. Такой подход позволит выявить взаимосвязи между деформациями земляного полотна и его сооружений с неисправностями рельсовой колеи и учесть влияние эксплуатационных и природно-техногенных факторов.

В связи с планируемым увеличением грузооборота, что может привести к росту затрат на ликвидацию последствий нарушения стабильности земляного полотна и его сооружений; возрастает важность своевременного обнаружения зарождающихся деформаций земляного полотна, предотвращения развития уже имеющихся, а также необходимость прогнозного учета возможных последствий влияния техногенных и природных факторов для разработки эффективных способов защиты железнодорожного пути, и предотвращения аварийных ситуаций в целях уменьшения расстройств рельсовой колеи, приводящих к снижению уровня безопасности движения

В Постановлении №3 Коллегии МПС России от 14 марта 2001 г «О развитии путевого комплекса железнодорожного транспорта» отмечается необхо-

димость разработки и реализации «концепции и новых технических средств технической диагностики и мониторинга пути».

В Указании МПС России № 191у от 29.11.2002г «О создании и внедрении комплексной многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов» (КМСУ-БД) предусматривается создание «системы мониторинга состояния технических средств».

Мониторинг предусматривает систематическое диагностирование объекта для уточнения наличия в нем дефектов, деформаций и причин их возникновения и развития, анализа закономерностей роста деформаций во времени и причин, вызывающих изменение состояния объекта. Мониторинг направлен на обеспечение более точного прогноза деформаций земляного полотна и влияния изменения его состояния на другие объекты, с ним взаимодействующие. То есть мониторинг целевой прогнозно-аналитический инструмент в системе управления.

Глава 2. Обоснование создания системы мониторинга земляного полотна.

Внезапные деформации земляного полотна приводят к существенным материальным затратам на восстановительные работы и потерям от перерывов в движении поездов, а наличие большого протяжения пути с деформациями ухудшает состояние пути в целом и приводит к увеличению расходов на его содержание и снижению уровня безопасности движения поездов. За последнее десятилетие, несмотря на вложение средств на ремонт деформирующихся участков земляного полотна, протяженность земляного полотна с дефектами и деформациями велика и составляет более 6600 км (рис.2), т.е. 7,8% эксплуатационной длины сети. Деформации, влияющие на уровень безопасности движения, составляют: осадки - 22,4%; пучины - 15,2%; водоразмывы - 9,4%; оползни - 6,2%; сплывы - 4,4%; обвалы - 0,6%, сели - 0,2% (рис.3).

Рис.2

Тенденция изменения протяженности дефектного и деформирующегося земляного полотна на сети Российских железных дорог

протяженность, ч

процент от 1ксплуптпщюшюй длины сети

657,1 км: 9,4%

Дефекты и деформации земляного полотна в 2003 г.

43,9 км; 0,6%

105 км; 0,2% 373 з км: 5,3°

432,7 км; 6,2°

1569.5 км: 22.4%

1060,0 км; 15,2%

606,2 км; 8,7% ^^^^^^^^^^ 1928,1 км; 27,6%

310,5 км; 4,4%

■ Крутизна откосов ■ Зауженная ширина ШСплывы

Я Осадки □ Водоразмывы ЕЗ Обвалы

В Оползни ■ Сели а Балластные корыта

■ Пучины

Рис.3

По состоянию земляного полотна на сети ежегодно действует более 300 предупреждений об ограничении скорости, в том числе 120 постоянных (рис.4).

Рис.4

Из-за внезапных деформаций земляного полотна в среднем за последнее десятилетие было 16 перерывов в движении поездов в год (рис.5) из-за сплывов откосов земляного полотна и оползневых деформаций, размывов земляного полотна, внезапных просадок пути и земляного полотна, скально-обвальных явлений, селевых потоков (рис.6).

Внезапные деформации земляного полотна

Рис.5

-1-1-1-1-1-1 I -1-1-1-1-т

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 20(ГУДЫ

Рис.6

Долевое участие того или вида деформаций в их общем протяжении по сети практически не изменяется (рис.7).

Протяженность деформаций, влияющих на эксплуатационную работу

6000 ----——. .------

5500 □ Оползни

2000 г. 2001 Г. 2002 г. 2003 г.

Годы

Рис.6

--Рис.7

В соответствии с Инструкцией по содержанию земляного полотна железнодорожного пути (ЦП-544) за земляным полотном и его сооружениями должен быть организован надзор, включающий: -систематический надзор; -текущие осмотры; -периодические осмотры; -специальные обследования и наблюдения; -режимные наблюдения;

-постоянные наблюдения (постоянные посты наблюдения). Основанные на визуальных осмотрах или на использовании простейших измерительных инструментов первые три и последний из перечисленных видов надзора за земляным полотном и его сооружениями, очень субъективны.

Специальные обследования и наблюдения, а также режимные наблюдения применяются в основном на объектах земляного полотна, как правило, уже подвергшихся деформациям, а также при выполнении сложных проектно-изыскательских работ или в целях научных исследований.

В настоящее время имеется большое разнообразие технических средств диагностики земляного полотна, в том числе георадары, сейсмостанции, приборы электродинамического зондирования и др. (ими оснащены вагоны инженерно-геологического обследования ВИТО). Однако технологии использования этих средств неотработанны в необходимой степени. Это вызвано, прежде всего, сложностью оценки фактического состояния земляного полотна из-за большого разнообразия действующих на него факторов и параметров, влияющих на его стабильную работу (в том числе скрытых, проявляющихся лишь в период неблагоприятных природно-климатических явлений). Отсутствуют также четкость в нормативно-технических документах, регламентирующих критерии оценки состояния земляного полотна, а также отработанные концептуальные подходы к его диагностированию.

К основным недостаткам существующих технологий оценки и прогноза состояния земляного полотна относятся:

> субъективность и недостоверность действующей системы визуальных методов надзора, и как следствие, отсутствие достоверной информационной базы данных о состоянии земляного полотна;

> значительная трудоемкость, низкая производительность и высокая стоимость инженерно-геологических методов выборочных обследований;

> отсутствие четких нормативных требований к конструкциям земляного полотна, увязанных с эксплуатационными условиями;

> недостаточное использование современных методов прогнозирования природных процессов, особенно в районах со сложными природно-климатическими и инженерно-геологическими и геоландшафтными условиями;

> недостаточная оснащенность инженерно-геологических баз дорог современными средствами диагностирования земляного полотна и неукомплектованность их кадрами;

> недостаточно отработанные программные средства обработки и интерпретации результатов диагностики существующими техническими средствами, что является следствием малоизученности сложных гидрологических и геодинамических процессов в земляном полотне и его основании и отсутствия четких опознавательных признаков деформаций земляного полотна и критериев соответствия их нормам, что требует привлечения широкого круга специалистов;

> отсутствие комплексности, недостаточная координация научных исследований, отсутствие экспертизы внедренческих решений в области диагностики земляного полотна, приводящее в ряде случаев к неоправданным затратам на обследование без реального результата.

Глава 3. Цель и основные задачи создания системы

Главная цель разработки и внедрения системы оптимизация управленческих решений на основе постоянного наблюдения за процессами развития деформаций земляного полотна в различных условиях эксплуатации и воздействий природно-климатических факторов.

Мониторинг земляного полотна основан на системе диагностики, являющейся совокупностью взаимосвязанных средств, технических нормативов, сроков контроля и исполнителей, необходимых для проведения диагностирования объектов. Система диагностики состояния пути и сооружений должна быть направлена на решение основной цели текущего содержания и ремонта, сформулированной в ПТЭ: "все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов со скоростями, установленными на данном участке" Система диагностики состояния пути и сооружений, куда входит подсистема диагностики земляного полотна, является составной частью Системы управления путевым хозяйством (ведения путевого хозяйства).

В соответствии с концептуальными подходами руководства ОАО "РЖД" для повышения безопасности движения поездов и снижения расходов на эксплуатацию основными задачами мониторинга земляного полотна являются:

> снижение затрат на выправочно-подбивочные работы за счет уменьшения протяженности деформаций рабочей зоны земляного полотна (осадок и пучин) на основе систематического контроля за состоянием пути, комплексного обследования подшпального основания для выявления причин образования деформаций;

> предупреждение возникновения внезапных деформаций, приводящих к существенным затратам на восстановительные и ремонтные работы, за счет их своевременного обнаружения на ранней стадии и прогнозирования их развития.

^ оценка соответствия качества подшпального основания существующим условиям эксплуатации;

> выявление участков земляного полотна, требующих усиления при изменении условий эксплуатации (повышении осевых нагрузок грузовых вагонов и скорости движения пассажирских поездов);

> повышение эффективности капитальных вложений на ремонт и усиление земляного полотна за счет обоснованного и рационального перераспределения финансовых средств по результатам мониторинговых исследований.

Результатом мониторинга должны быть научно обоснованные предложения по срокам, видам и очередности выполнения работ по текущему содержанию и ремонтам и соответственно эффективному вложению финансовых средств на эти работы.

Глава 4. Структура и состав системы.

Система мониторинга земляного полотна (СМ-ЗП) является комплексной многоуровневой системой, входящей в состав Автоматизированной системы АСУ "Земляное полотно" (АСУ-ЗП), которая, в свою очередь, входит в Автоматизированную систему управления путевым хозяйством (АСУ-П).

Система мониторинга земляного полотна взаимодействует в соответствии с иерархией основных функций и задач управления путевым хозяйством со следующими подсистемами АСУ-П:

> Автоматизированной подсистемой (АП) управления техническим состоянием объектов железнодорожного пути ( АП «Объекты пути»).

> Подсистемой комплексного управления работой и техническим состоянием диагностических средств (АП « средств диагностики»);

> Подсистемой управления качеством новых материалов; реновацией старогодных материалов верхнего строения пути и их движением (АП «материалы ВСП»;

> Подсистемой управления деятельностью предприятий и подразделений (АП «ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ»).

Система мониторинга земляного полотна (СМ-ЗП) включает 3 подсистемы:

> Подсистема мониторинга состояния земляного полотна по параметрам расстройств рельсовой колеи и упругим осадкам пути (МГРК-ЗП). Разработка данной подсистемы обусловлена необходимостью выявления причин возникновения, закономерностей развития и способов устранения наиболее распространенных деформаций земляного полотна, существенно влияющих на состояние рельсовой колеи, к которым относятся пучины и осадки земляного полотна и его основания в близко расположенной к земляному полотну геологической среде (весенние пучинные просадки, осадки из-за недостаточной несущей

18

способности основания,). Указанные виды деформаций влияют на состояние безопасности в путевом хозяйстве и эксплуатационные расходы.

> Подсистема мониторинга внезапных деформаций откосов насыпей - сплывов, приводящих к нарушениям безопасности движения поездов (МОН-ЗП). Разработка данной подсистемы нацелена на выявление причин их появления и развития, факторов, приводящих к активизации их проявления, а также прогнозирования указанных внезапных деформаций земляного полотна.

> Подсистема мониторинга деформаций и разрушений земляного полотна, вызванных природными и техногенными явлениями и процессами (МПТД-ЗП). Назначение данной подсистемы - своевременное предотвращение или снижение разрушительных последствий из-за влияния сложных природно-климатических, гидрологических, гидрогеологических условий и техногенных воздействий окружающей среды, приводящие к размывам, сплывам откосов выемок, оползаниям земляного полотна на косогорах, провалам земляного полотна, оползням, селям, лавинам, катастрофическим последствиям, вызываемым землетрясениями.

Каждая из подсистем в СМ-ЗП (МСГР, МОН-ЗП, МПТД-ЗП), состоит из следующих блоков:

Блок регистрации и сбора информации о состоянии земляного полотна и параметрах внешней среды (БР-ЗП);

Блок обработки, интерпретации, анализа состояния земляного полотна (БО-ЗП);

-Блок прогнозирования состояния земляного полотна и его сооружений, а также ситуаций и процессов (БП-ЗП);

- Блок хранения информации о состоянии земляного полотна и парамет-

pax внешней среды (БХ-ЗП);

Нормативно-техническое и правовое обеспечение (БНО-ЗП).

Функционирование каждого блока подсистем мониторинга земляного полотна и ее взаимодействие с другими подсистемами в общей системе ведения путевого хозяйства АСУ-П, а также с другими автоматизированными системами в хозяйствах железнодорожного транспорта, обеспечивается соответствующими звеньями организационной структуры (ОС-ЗП), включающей подразделения ОАО "РЖД", подразделения железных дорог, проектных, научно-исследовательских и других предприятий.

Основной функцией блока регистрации и сбора данных_ (БР-ЗП) является обеспечение регистрации измеряемых параметров фактического состояния земляного полотна, данных о состоянии окружающей среды, а также водоотводных, защитных и укрепительных сооружениях земляного полотна, долгосрочного хранения накопленной информации, удобного для пользователей.

БР-ЗП должен содержать необходимые методы, технические средства и технологии диагностирования земляного полотна, требуемые программные средства для ввода и вывода информации, порядок и периодичность диагностирования объектов, состав исполнителей, зависящих от целевых стратегических и текущих задач мониторинга, а также видов дефектов и деформаций земляного полотна, объемов работ, материальных и финансовых ресурсов.

Основной функцией блока регистрации и сбора данных, (БР-ЗП) является обеспечение регистрации измеряемых параметров фактического состояния земляного полотна, данных о состоянии окружающей среды, а также водоотводных, защитных и укрепительных сооружениях земляного полотна.

Функцией блока обработки и анализа результатов диагностирования (БО-ЗП) является сопоставление фактических параметров земляного полотна и внешней среды, полученных в процессе диагностирования, с их нормативными

значениями, выработка на основе анализа и интерпретации результатов необходимых мероприятий по обеспечению стабильной работы земляного полотна в заданных условиях эксплуатации. БО-ЗП использует базу данных в БР-ЗП. Блок БО-ЗП в целях более точного выявления деформаций и причин их появления использует базу данных в системе АСУ-П по состоянию рельсовой колеи и должна быть увязана с ней. Результаты анализа и принятия решений, полученных в БО-ЗП, должны вливаться в базу данных БХ-ЗП.

Основной функцией блока прогнозирования состояния земляного полотна (БП-ЗП) является прогноз ситуаций и состояния земляного полотна на основе использования результатов диагностики, хранящихся в БО-ЗП. Она включает необходимые дополнительные технические средства, программные продукты, методы для выполнения прогноза, порядок и сроки диагностирования объектов земляного полотна и окружающей среды в целях выявления прогнозных ситуаций. Результаты прогноза должны фиксироваться в БХ-ЗП. На основании прогноза вырабатываются управленческие и технические решения по предотвращению развития деформаций земляного полотна или снижению негативных последствий их проявления.

Основной функцией блока хранения информации (БХ-ЗП) является обеспечение долговременного хранения информации об измеряемых параметрах фактического состояния рельсовой колеи, земляного полотна, данных о состоянии окружающей среды, а также водоотводных, защитных и укрепительных сооружениях земляного полотна.

БХ-ЗП содержит необходимые программные средства для ввода и вывода информации, удобные для пользователей.

Основной функцией блока хранения данных (БХ-ЗП) является обеспечение, хранения накопленной информации, удобного для пользователей.

Блок "Нормативно-техническое и правовое обеспечение" (БНО-ЗП) обеспечивает все перечисленные блоки мониторинга требуемыми нормативно-

техническими и методическими документами, регламентирующими нормы и допуски в содержании земляного полотна и его сооружений, а также увязку нормативов по земляному полотну с нормативными требованиями других подсистем АСУ-П.

БНО-ЗП регламентирует применение методов, технических средств и технологий диагностирования и мониторинга земляного полотна, а также сроки и порядок их выполнения в увязке с системой ведения путевого хозяйства.

На рис. 8 приведена укрупненная структура Системы мониторинга земляного полотна.

Блок прогноза БП-ЗП

Блок прогноза БП-ЗП

Блок прогноза БП-ЗП

База данных в АСУ-П

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА (СМ-ЗП)

_ .

Подсистема мониторинга состояния земляного полотна по параметрам расстройств рельсовой колеи н упругим осадкам пути (МГРК-ЗП)

Подсистема мониторинга внезапных деформаций откосов насыпей (МОН-ЗП)

Подсистема мониторинга деформации н разрушений земляного полотна, вызванных природными н техногенными явлениями и процессами (МПТД-ЗП)

Глава 5. Технические требования к системе мониторинга земляного полотна (СМ-ЗП).

5.1. Общие технические требования к системе.

Система мониторинга земляного полотна железнодорожного пути (СМ-ЗП) должна обеспечивать выполнение следующих целевых задач по обеспечение безотказной работы земляного полотна в существующих и прогнозируемых условиях эксплуатации и снижения расходов на эксплуатацию и ремонты пути.

Программные комплексы СМ-ЗП должны обеспечивать оперативное ведение базы паспортных данных пути (ПДП) для автоматизированных средств диагностики (АСД) в составе централизованной базы данных путевого хозяйства (СБД-П) для использования результатов оценки состояния рельсовой колеи и земляного полотна в следующих подразделениях:

> дистанции пути (ПЧ);

> центре диагностики службы пути (ПЦД);

> информационно-вычислительном центре железных дорог (ИВЦ);

> передвижных автоматизированных средствах диагностики пути;

> научных и проектных организациях, осуществляющих авторский и технический надзор за внедрением системы мониторинга земляного полотна СМ-ЗП и выполняющих проектные работы.

СМ-ЗП должна быть интегрирована в Автоматизированную систему управления путевым хозяйством АСУ-П, иметь удобный для пользователей доступ к ее банку данных.

Основу информационного обеспечения СМ-ЗП должны составлять данные мобильных средств диагностики в системе баз данных путевого хозяйства (СБД-П). В СБД-П записываются результаты всех видов диагностики, в том числе полученные при осмотрах. Таблицы базы данных, в которых содержатся результаты диагностики состояния рельсовой колеи,

земляного полотна, водоотводных, противодеформационных, защитных и укрепительных сооружений земляного полотна представляют собой электронный паспорт технического состояния объектов пути.

Автоматизация съема первичной информации о состоянии элементов геотехнической системы является основным направлением совершенствования технологии ведения базы данных электронных паспортов технической оснащенности и технического состояния подразделений дорог.

В бортовых базах данных средств диагностики земляного полотна должны содержаться две группы данных: результаты диагностики и паспортные характеристики (параметры устройства) проверяемых объектов и модель полигона проверяемых путей, которые должны поддерживаться в актуальном состоянии.

В системе мониторинга земляного полотна СМ-ЗП должна в полной мере использоваться система оценок и контроля состояния рельсовой колеи, диагностические средства и технологии, применяемые в существующей Системе ведения путевого хозяйства.

В основу СМ-ЗП должны быть положены современные геоинформационные технологии, использующие перспективные технические средства бесконтактного зондирования земляного полотна, и методы прогнозирования его состояния.

Ответственность за состояние технических средств и каналов связи, обеспечивающих функционирование геоинформационных технологий в подразделениях железной дороги несет служба информатизации.

Ответственным за ведение архива рабочей и эксплуатационной документации данной технологии должен являться Главный администратор АСУ-ЗП (ЦП).

СМ-ЗП должна быть открытой системой, позволяющей применять новые методы, технические средства и технологии диагностирования и

прогнозирования состояния земляного полотна за счет вносимых изменений в программные комплексы блоков регистрации данных диагностирования (БР-ЗП), обработки анализа и интерпретации результатов (БО-ЗП), прогнозирования (БП-ЗП), хранения результатов (БХ-ЗП), а также дополнений и изменений в нормативных документах (НТО-ЗП) подсистем МГРК-ЗП, МОН-ЗП, МПТД-ЗП.

СМ-ЗП должна иметь возможность включения других подсистем и блоков.

СМ-ЗП должна использовать новые достижения в смежных отраслях знаний.

Подсистемы в СМ-ЗП должны регламентировать наиболее эффективный порядок (последовательность, сроки, применяемые технические средства и технологии, трудозатраты) диагностирования и мониторинга земляного полотна с учетом минимального использования времени на закрытие движение или ограничение скорости движения поездов.

Нормативно-технические документы в СМ-ЗП не должны противоречить документам, регламентирующим нормы и допуски в содержании рельсовой колеи и земляного полотна по условию обеспечения безопасности движения поездов, должны быть увязаны с системой ведения путевого хозяйства.

В случае необходимости внесения изменений в действующие отраслевые нормативно-технические документы в связи с появившимися новыми данными, полученными в результате мониторинговых исследований, требуется до их использования в СМ-ЗП внести изменения в соответствующие документы в соответствии с установленным руководством ОАО «РЖД» порядком.

Конечным результатом применения СМ-ЗП являются предложения по принятию первоочередных и эффективных плановых мероприятий, технических решений, технологий и организационных мер по обеспече-

нию безопасности движения поездов и снижению расходов на содержание земляного полотна. При этом необходимо в максимально возможной мере использовать современные модели выбора и принятия управленческих решений на основе технико-экономической оптимизации.

Подсистемы СМ-ЗП рассматривают земляное полотно как элемент железнодорожного пути в единой геотехнической системе и учитывают максимально возможное количество воздействующих факторов природной среды на измеряемые параметры в данной Подсистеме (МГРК-ЗП, МОН-ЗП, МПТД-ЗП) применяемыми в ней средствами диагностики.

В СМ-ЗП должно быть предусмотрено преимущественное использование мобильных технических средств.

Точность контролируемых параметров должна быть достаточной для ее использования при оценке состояния земляного полотна и прогнозировании его деформаций.

Подсистемы СМ-ЗП должны обеспечивать комплексное использование технических средств диагностирования с учетом видов дефектов и деформаций земляного полотна, их расположения по протяжению пути (линейно протяженные деформации, локальные деформации), а также значимости для обеспечения бесперебойной и надежной работы земляного полотна при заданных условиях эксплуатации.

При обработке, интерпретации, анализе результатов, прогнозе и выборе управленческих решений необходимо использовать современные методы и модели анализа и расчета.

С целью обеспечения единства измерений и качественного сопоставления результатов определения контролируемых параметров различными техническими средствами, по разным технологиям и разными программными комплексами, а также подтверждения технических характеристик, они должны быть испытаны на специальном полигоне (участке железнодорожного пути или опытной насыпи Экспериментального коль-

ца ВНИИЖТ) при одинаковых условиях испытаний до начала их включения в СМ-ЗП по специально разработанным методикам, согласованным с ОАО «РЖД».

Порядок долговременного хранения результатов оценки состояния элементов геотехнической системы основан на использовании централизованных (электронных) баз данных путевого хозяйства (СБД-П), которые хранятся на центральных серверах ИВЦ дорог.

Загрузка в СБД-П результатов определения контролируемых СМ-ЗП параметров и оценки и прогноза состояния элементов геотехнической системы производится с помощью программно-информационного интерфейса из блока хранения данных БХ-ЗП в СМ-ЗП. Дополнительно в ПЦД результаты оценки состояния геотехнической системы передаются на электронных носителях.

Интерфейс должен предусматривать использование СМ-ЗП в дистанциях пути и Дорожных центрах диагностики (ПЦД), имеющих прямой доступ к линиям связи с сервером ИВЦ дороги.

Из ПЦД с помощью программно-информационного интерфейса результаты контроля и оценки состояния элементов геотехнической системы выгружаются в СБД-П на центральный сервер ИВЦ дороги.

Автоматизированная система СМ-ЗП должна обеспечивать сбор исходной информации непосредственно в дистанциях пути по единым формам.

Технические средства, применяемые в СМ-ЗП, должны быть ремонтопригодны, иметь возможность их модернизации, замены на более современные (не приводящие к сбоям в работе системы) или иметь достаточный для выполнения поставленных задач срок службы.

Программные комплексы подсистем мониторинга земляного по-

лотна должны предусматривать возможность отображать в реальном масштабе времени геофизические, гидрогеологические, метеорологические, и экологические виды информации (наблюдения и прогнозы),

Технические средства СМ-ЗП должны обеспечивать самодиагностику аппаратных и программных средств и контроль работоспособности на основе автоматической оценки метрологических характеристик.

Показания, регистрируемые измерительными техническими средствами должны быть стабильны во времени, защищены от случайных помех.

Ответственность за сопровождение программного и информационного обеспечения в блоках подсистем СМ-ЗП несет разработчик соответствующих программных продуктов.

Обязанности по обеспечению функционирования автоматизированной геоинформационных технологий в системе мониторинга земляного полотна СМ-ЗП должны быть вписаны в должностные инструкции исполнителей.

Общими обязанностями сотрудников, ответственных за использование и функционирование геоинформационнных технологий СМ-ЗП, являются:

Хранение на рабочем месте нормативных документов, инструкций, руководства пользователя по функционированию СМ-ЗП и ее подсистем, программных комплексов, обеспечивающих обмен геоинформацией, руководства пользователя АСУ-П, АРМ).

Ведение журнала замечаний;

Контроль соответствия выходных форм и показателей отчетов нормативным документам, в том числе, указаниям ЦП или ЦЧУ об изменениях отчетов;

Передача информации разработчикам об отказах в работе системы, обнаруженных ошибках в программном обеспечении и предложений по

28

корректировке программ.

Замечания по работе автоматизированной технологии совместно с необходимыми иллюстрирующими материалами передаются в ЦП в бумажном виде или в электронный журнал замечаний по работе СМ-ЗП на сайт ЦП. По мере устранения замечаний в электронном журнале сайта ЦП регистрируется дата устранения замечания, ФИО и должность ответственного за устранение.

При разработке и внедрении в эксплуатацию новых автоматизированных средств диагностики пути должны учитываться общие требования настоящей инструкции и, при необходимости, вноситься в нее соответствующие изменения и дополнения.

Важным элементом системы мониторинга СМ-ЗП должны стать имитационные модели ведения поезда, оценки динамики подвижного состава с учетом действия продольных сил в поездах, оценки напряжений и деформаций в элементах железнодорожного пути и в ходовых частях подвижного состава с учетом состояния геологической и природной среды.

Использование комплексного подхода при оценке и анализе получаемой информации должно быть обязательным условием при применении СМ-ЗП, что позволяет получить реальные оценки взаимодействия пути и подвижного состава, а также интенсивности накопления остаточных деформаций, и оценить параметры «жизненного цикла» ответственных конструкций.

Применение СМ-ЗП должно удовлетворять требованиям техники безопасности и экологическим требованиям.

5.2. Технические требования к подсистеме мониторинга состояния земляного полотна по параметрам расстройств рельсовой колеи и упругим осадкам пути (МГРК-ЗП). 5.2.1. Общие требования.

Подсистема мониторинга состояния земляного полотна по параметрам расстройств рельсовой колеи и упругим осадкам служит для обнаружения, прогноза развития и выбора решений по устранению наиболее распространенных дефектов и деформаций земляного полотна, влияющих на состояние рельсовой колеи и безопасность движения.

Основные виды деформаций, подлежащие мониторингу, пучины, весенние пучинные просадки, осадки из-за недостаточной несущей способности подбалластного основания, осадки земляного полотна из-за криогенных деформаций в основании, осадки насыпей на слабых основаниях).

Учитывая линейную протяженность указанных видов деформаций земляного полотна и большую их распространенность на сети дорог, мониторинг в данной Подсистеме должен быть, в первую очередь, основан на мобильных средствах диагностирования.

В связи с различной природой образования и развития осадок земляного полотна комплекс диагностических средств для выявления причин расстройств рельсовой колеи, должен предусматривать наиболее эффективную очередность их применения.

При оценке состояния рельсовой колеи, основных параметров земляного полотна и его сооружений должны использоваться нормативные критерии и требования, изложенные в действующих отраслевых нормативно-технических документах и инструкциях: Инструкции по расшифровке лент и оценке состояния рельсовой колеи по показаниям путеизмерительного вагона ЦНИИ-2 и мерам по обеспечению безопасности движения поездов" (ЦП-515); ТУ по определению характеристик устройства

и состояния пути ВПС ЦНИИ-4, Инструкции по содержанию земляного полотна железнодорожного пути (ЦП-554), Технические указания по ремонту и планово-предупредительной выправке пути (ЦПТ-53). 5.2.2. Перечень контролируемых параметров и требования к техническим средствам диагностики.

Технические средства диагностики (блока регистрации БР-ЗП подсистемы мониторинга земляного полотна МГРК-ЗП) должны определять следующие параметры элементов геотехнической системы (рельсовой колеи, балластного слоя, земляного полотна, основания земляного полотна, водоотводных сооружений):

Основные (для оценки состояния рельсовой колеи и 1-го этапа ранжирования участков пути по качеству):

• положение рельсовых нитей по уровню;

• просадки рельсовых нитей;

• положение пути в плане;

• ширина колеи;

• взаимное положение рельсовых нитей по высоте;

• горизонтальные стрелы изгиба;

• вертикальные стрелы изгиба

путеизмерительные вагоны ЦНИИ-2, ЦНИИ-4;

• упругая осадка по головке рельса под нагрузкой:

нагрузочный поезд;

Дополнительные (для выявления причин расстройств рельсовой колеи):

• загрязненность балластной призмы:

радиолокационная или (и) тепловизионная съемка, инженерно-геологическое бурение, полевые и лабораторные испытания для определения физико-механических характеристик, состояния и свойств балластных материалов;

• толщина чистого щебня;

• техническое состояние поверхностных водотоотводов:

визуальный осмотр, тепловизионная съемка;

• продольный профиль водоотводных сооружений:

нивелирование, лазерная, тепловизионная съемка;

• толщина и конфигурация накопленных подбалластных материалов:

радиолокационная или (и) тепловизионная съемка,

инженерно-геологическое бурение; физико-механические характеристики, свойства и состояние подбалластных материалов:

полевые и лабораторные испытания подбалластных материалов;

абсолютные отметки головки рельсовых нитей, бровки земляного полотна, подошвы откосов насыпей:

высокоточное нивелирование, наземная и (или)аэро- лазерная и тепловизионная съемка, кос-мосъемка;

наличие и оконтуривание зон повышенной влажности или (и) пониженной плотности:

радиолокационная или (и) тепловизионная съемка; физико-механические характеристики, свойства и состояние грунтов земляного полотна и основания (гранулометрический состав, влажность, плотность)

инженерно-геологическое бурение, закопушки с отбором проб, полевые и лабораторные испытания грунтов;

прочностные характеристики грунтов (модуль деформации,

сопротивление сдвигу)

инженерно-геологическое бурение, полевые и лабораторные испытания; уровень грунтовых вод:

радиолокационная или (и) тепловизионная съемка, инженерно-геологическое бурение; мощность торфяных отложений в основании земляного полотна:

радиолокационная или (и) тепловизионная съемка, инженерно-геологическое бурение; глубина и уклон минерального дна болот

радиолокационная или (и) тепловизионная съемка, инженерно-геологическое бурение; граница многолетнемерзлых грунтов

радиолокационная или (и) тепловизионная съемка, инженерно-геологическое бурение; продольный и поперечные профили земляного полотна, водоотводных сооружений и основания земляного полотна глубиной до 3 м от подошвы насыпей или основной площадки выемок (или границы минерального дна болот и многолетне-мерзлых грунтов).

радиолокационная или (и) тепловизионная съемка,

инженерно-геологическое бурение.

Основные контролируемые параметры должны формироваться бортовыми автоматизированными системами в процессе движения мобильного технического средства в виде сигналов, представленных последовательностью цифровых отсчетов по каждому параметру. Отсчеты должны формироваться с постоянным интервалом вдоль пути.

Бортовая автоматизированная система (БАС) должна иметь в своем составе не менее одного автоматизированного рабочего места (АРМ), для технических средств вагонного типа не менее двух, работающих параллельно во времени:

• измерительный блок АРМ, обеспечивающий измерения, расшифровку контролируемых параметров и оценку состояния элементов геотехнической системы в реальном масштабе времени;

• АРМ постобработки для информационного обеспечения, экспертного анализа результатов расшифровки контролируемых параметров и оценки состояния элементов геотехнической системы, полученных в реальном масштабе времени, и формирования итоговых отчетных документов.

Для сокращения интервала от момента выполнения измерений до получения окончательных результатов должна обеспечиваться возможность параллельной работы обоих АРМов.

АРМы обеспечивают привязку всех результатов к путевой координате и административному делению путевого хозяйства железной дороги.

Измерительный блок АРМ мобильных средств диагностики на железнодорожном ходу должен обеспечивать задержку в предоставлении информации:

• при отображении контролируемых параметров на мониторе не более 100 м на максимальной рабочей скорости и не более 25 м на скоростях не выше 10 км/ч;

• при отображении на мониторе результатов расшифровки контролируемых параметров и оценки состояния элементов геотехнической системы - не более 800 м;

• при выдаче на бумажный носитель - не более 3 км на максимальной рабочей скорости (при покилометровой оценке).

Для отображения на мониторе в реальном масштабе времени допускается использование параметров, полученных с меньшей точностью, чем параметры, используемые для оценки и расшифровки. Мобильные средства диагностики на железнодорожном ходу должны иметь:

• Минимальную рабочую скорость: не ниже 70 км/ч;

• Диапазон рабочих температур: от -35 до +45°С. Возможны вариан-

ты исполнения для различных климатических зон;

• Систему энергоснабжения;

• Обеспечение электроэнергией в движении, начиная со скорости не

ниже 10 км/ч;

• Обеспечение электроэнергией на стоянке от внешней сети;

• Обеспечение непрерывной автономной (без поступления энергии)

работы БАС - не менее 24 часов;

• Отопление на основе дизельного топлива;

Планировка мобильных средств диагностики должна обеспечивать создание трех функциональных зон:

• бытовую зону;

• жилую зону;

• рабочую зону.

Для оценки состояния элементов геотехнической системы (в блоке обработки БО-ЗП подсистемы мониторинга земляного полотна МГРК-ЗП) все определяемые параметры должны приводиться к единому сечению по пути независимо от точки их фактического измерения (при оцен-

ке состояния рельсовой колеи - к сечению, в котором производится измерение шаблона). Координаты параметров вдоль пути указываются как положение по пути данного сечения.

Параметры должны выводиться на монитор и бумажный носитель в виде графиков, продольных и поперечных профилей, и (при запросе оператора) в виде таблиц.

При известных нормативных значениях и допусках контролируемых параметров они должны указываться на графиках результатов расшифровки и оценки состояния элементов геотехнической системы.

Должна обеспечиваться запись на магнитный носитель параметров и результатов расшифровки и оценки состояния элементов геотехнической системы. Выдача параметров на бумажный носитель должна производиться всегда в направлении от начала километра к его концу.

Должна обеспечиваться возможность получения дубликатов всех выходных форм.

Мобильные средства диагностики должны быть обеспечены:

• кондиционированием;

• средствами малой механизации;

• ручными средствами измерения основных контролируемых параметров;

• средствами контроля состояния измерительных механизмов;

• компьютерной и оргтехникой.

Методики определения метрологических характеристик мобильных средств диагносттики на железнодорожном ходу должны:

• предусматривать оценку не только статистической погрешности (на уровне 2.5 <т, где а - среднеквадратическое отклонение), но и максимальных погрешностей (предельные отклонения);

• обеспечивать определение предельных погрешностей для всех сочетаний рабочих скоростей движения и ориентации мобильного техниче-

ского средства относительно пути.

Учитывая влияние пучин и осадок земляного полотна на состояние рельсовой колеи и распространенности этих деформаций практически на всей сети для создания базы данных фактического состояния в подсистеме МГРК-ЗП с целью ранж ирования участков пути по качеству, планирования мероприятий по устранению деформаций и прогноза, требуется, в первую очередь, проведение сплошного обследования железнодорожного пути мобильными техническими средствами.

Начинать такие обследования целесообразно с наиболее значимых по выполнению объемов перевозок направлений на Дальневосточной, Забайкальской, Северной железных дорогах, учитывая наибольшую протяженность пучин и осадок на этих дорогах.

5.3. Технические требования к подсистеме мониторинга внезапных

деформаций откосов насыпей (МОН-ЗП) 5.3.1. Общие требования.

Подсистема мониторинга внезапных деформаций откосов насыпей (МОН-ЗП) служит для выявления и прогноза развития дефектов и деформаций земляного полотна и его основания и влияющих факторов природной среды, приводящих к внезапным деформациям откосов земляного полотна - сплывам насыпей. Указанные деформации являются основной причиной сбоев в эксплуатационной работе сети дорог из-за состояния земляного полотна.

Учитывая, что в большинстве случаев видимые признаки указанных деформаций отсутствуют, а также взаимосвязь их с состоянием верхнего строения пути, земляного полотна, динамическими характеристиками взаимодействия подвижного состава и пути, в данной Подсистеме в качестве основных технических средств мониторинга целесообразно использовать те же мобильные средства, которые применяются для оценки состояния элементов геотехнической системы в Подсистеме МГРК-

зп.

С целью установления влияния геоландшафтной ситуации, гидрологических, гидрогеологических условий в основании земляного полотна и вдоль трассы на внезапные нарушения устойчивости откосов насыпей, в Подсистеме МОН-ЗП необходимо дополнительное применение технических средств мониторинга на базе аэрокомплексов. 5.3.2. Перечень контролируемых параметров и требования к техническим средствам диагностики.

1.1.1.1. Технические средства диагностики (блока регистрации БР-ЗП подсистемы мониторинга земляного полотна МОН-ЗП) должны определять следующие параметры элементов геотехнической системы: Основные:

• состояние рельсовой колеи по параметрам, используемым в Подсистеме МГРК-ЗП, приведенным в п.7.2.2.1 настоящих технических требований;

•толщина и конфигурация балластных шлейфов тепловизионная наземная и аэросъемка, инженерно-геологическое бурение;

• физико-механические характеристики, состояние и свойства материалов балластных шлейфов

инженерно-геологическое бурение

• высота насыпи

нивелирование, тепловизионная аэросъемка; лазерное аэросканирование, •дополнительные параметры, определяющие состояние балластного слоя, подбалластного основания, земляного полотна и его основания, водоотводных сооружений, приведенных в п.7.2.2.1 настоящих технических требований;

Дополнительные (для оценки влияния инженерно-геологических, гидрогеологических, гидрологических, геоландшафтных и климатических факторов природной среды на внезапные сплывы откосов насыпей):

• оценка ландшафтной ситуации

дешифрирование аэрофотоснимков или изображений тепловой

инфракрасной аэросъемки вдоль трассы (тепловизионной аэросъемки);

лазерное сканирование с построением трехмерных изображений и карт ландшафта вблизи трассы;

• карты поверхностных водотоков и водосборов

дешифрирование арофотоснимков или изображений тепловизионной аэросъемки;

• карты подземных водотоков и водосборов дешифрирование изображений тепловизионной аэросъемки.

Требования к мобильным средствам диагностики на железнодорожном ходу в данной подсистеме МОН-ЗП аналогичны требованиям, изложенным для подсистемы МГРК-ЗП.

Технические средства аэрокосмического базирования должны обеспечивать необходимую для оценки контролируемого параметра точность измерений и привязку их абсолютной системе координат и пути.

Техническое оснащение МОН-ЗП должно обеспечивать передачу выводимой из БО-ЗП в БХ-ЗП и в базу данных АСУ-П информации без сбоев и нарушений функционирования системы СМ-ЗП и АСУ-П. При этом формат файлов передачи должен обеспечивать занятие минимально возможного объема памяти.

Для ранжирования участков пути по качеству с учетом взаимовлияния состояния рельсовой колеи на сплывные деформации, а также прилегающей к железнодорожному пути геолологической среды, ландшафтной ситуации, и распространенность такого вида деформаций практически на всей сети, для создания базы данных фактического состояния в подсистеме МОН-ЗП и прогноза требуется проведение сплошного обследования железнодорожного пути и прилегающей к нему местности.

Начинать такие обследования целесообразно с наиболее значи-

мых по выполнению объемов перевозок направлений на Красноярской, Северо-Кавказской, Восточно-Сибирской, Московской, Куйбышевской железных дорогах, учитывая наибольшее количество сплы-вов откосов на этих дорогах.

5.4. Технические требования к подсистеме мониторинга деформаций и разрушений земляного полотна, вызванных природными и техногенными явлениями и процессами (МПТД-ЗП). 5.4.1. Общие требования.

Подсистема мониторинга МПТД-ЗП служит для прогнозирования развития деформаций и разрушений земляного полотна, находящегося в сложных природно-климатических, инженерно-геологических, гидрогеологических и гидрологических условиях при воздействии факторов природной среды. Из-за деформаций, вызываемых природно-техногенными воздействиями, железнодорожному транспорту наносится громадный ущерб на восстановительные работы и устройство и поддержание проти-водеформационных, защитных и укрепительных сооружений земляного полотна.

К деформациям, подлежащим мониторингу в данной подсистеме относятся:

водоразмывы;

- сплывы откосов выемок; оползания насыпей на косогорах;

- оползни;

- обвалы;

подтопления путей, приводящие к затоплениям и перерывам в движении;

- сели;

- лавины;

карстовые провалы и карстовые оседания, вызываемые карстовыми, карстово-суффозионными и суффозионными процессами в глубоко

расположенных слоях под основанием земляного полотна и вблизи железной дороги;

- провалы насыпей на болотах;

- провалы вблизи шахтных подработок.

Для прогнозирования природных явлений в данной подсистеме мониторинга земляного полотна (МПТД), приводящих к образованию таких деформаций, необходимы специальные диагностические средства, которые пока недостаточно развиты. Тесная взаимосвязь большинства указанных деформаций с погодно-климатическими условиями локальное расположение объектов земляного полотна, подверженных их воздействию обосновывает необходимость создания специализированных метеостанций, основными функциями которых должны быть своевременное предупреждение служб дорог о возможных неблагоприятных явлений.

Наиболее распространенными деформациями земляного полотна, вызванными неблагоприятными природными условиями, являются водо-размывы, которые вызывают нарушения безопасности движения поездов. Наибольшая протяженность водоразмывов - на Северо-Кавказской, Московской, Красноярской, Юго-Восточной, Дальневосточной, ВосточноСибирской, Куйбышевской железных дорогах, Поэтому именно на этих дорогах в локальных зонах их деформаций следует организовать обследовательские метеостанции, которые должны обеспечить информационный блок системы мониторинга земляного полотна в Подсистеме МПТД-ЗП и прогноз критических ситуаций для своевременного принятия необходимых для обеспечения безопасности движения мер. Учитывая обособленное расположение Сахалинской ж.д. и подверженность ее практически всем видам деформаций, на ней также следует организовать специализированную обследовательскую метеостанцию.

Мониторинг в подсистеме МПТД-ЗП должен базироваться на наиболее перспективных разработках в области геоинформационых техноло-

гий, технических средств для их использования и прогнозных моделей неблагоприятных ситуаций.

Железнодорожный путь в моделях прогноза критических ситуаций должен рассматриваться как компонент геотехнической системы в единой природно-техногенной среде.

5.4.2. Перечень контролируемых параметров и требования к техническим средствам диагностики.

В качестве основных в подсистеме мониторинга природно-техногенных деформаций (МПТД-ЗП) являются дополнительные параметры элементов геотехнической системы, определяемые в подсистеме МОН-ЗП, но в локальных областях распространения деформаций:

• оценка ландшафтной ситуации

дешифрирование аэрофотоснимков или изображений тепловой инфракрасной аэросъемки вдоль трассы (тепловизионной аэросъемки);

лазерное сканирование с построением трехмерных изображений и карт ландшафта очагов распространения деформаций и железнодорожной линии;

• карты поверхностных водотоков и водосборов дешифрирование арофотоснимков или изображений тепловизионной аэросъемки;

• карты подземных водотоков и водосборов дешифрирование изображений тепловизионной аэросъемки

• инженерно-геологические карты

дешифрирование изображений тепловизионной аэросъемки

Привязка всех контролируемых параметров к абсолютной системе координат и пути обязательна.

Заключение по результатам выполненной работы.

1. Проведен анализ современного состояния земляного полотна железнодорожного пути.

2. Рассмотрена цель и поставлены задачи мониторинга земляного полотна железнодорожного пути.

3. Разработаны общие технические требования к системе мониторинга земляного полотна.

4. Разработан перечень контролируемых параметров земляного полотна.

5. Составлены требования к техническим средствам технологического и диагностического применения.

6. Обосновано создание системы мониторинга земляного полотна железнодорожного пути.

7. Разработана структура системы мониторинга и ее состав.

8. Проведено дифференцирование системы на определяющие подсистемы и увязка их в единое диагностически - логическое пространство.

9. Исследованы и разработаны технические требования для всех подсистем, объединенных системой мониторинга земляного полотна железнодорожного пути.

Ю.Результаты работы использованы при составлении отраслевого плана ремонта железнодорожных путей на 2011 год.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1. Земляное полотно, как объект мониторинга. ДЦНТИ. Нижний Новгород. 2008 г.

2. Научное обоснование необходимости системы мониторинга земляного полотна. ДЦНТИ. Нижний Новгород. 2009 г.

3. Задачи мониторинга земляного полотна. ДЦНТИ. Нижний Новгород. 2010 г.

4. Структура и состав системы мониторинга земляного полотна. ДЦНТИ. Нижний Новгород. 2010 г.

Список использованной литературы.

1. Воротилкин A.B. Методология повышения достоверности средств нераз-рушающего контроля. ДЦНТИ г. Нижний Новгород. 2008 г.

2. Воротилкин A.B. Корреляционные методы в проблеме повышения достоверности контроля. ДЦНТИ г. Нижний Новгород.2009 г.

3. Воротилкин A.B. Вибродиагностические комплексы нового поколения для ремонтных предприятий вагонного хозяйства. ДЦНТИ г. Нижний Новгород. 2009 г.

4. Воротилкин A.B. Конструктивные особенности комплекса вибродиагностики ОМСД-ОЗ. Воротилкин A.B. и др. г. Нижний Новгород.2010 г.

5. Теория статистики. В.М. Гусаров, М.: ЮНИТИ, 2001.

6. Применение вычислительной техники и математической теории эксперимента в научных исследованиях (учебное пособие).// Под ред. М-Б.А. Бабаева. - Баку, «Елм». - 1999. - 85 стр.

7 Математические методы в психологическом исследовании. Анализ и интерпретация данных. Наследов А.Д. Учебное пособие. СПб.: Речь, 2004. 2004. С. 282-298.

V

2010182890