Научные положения устанавливать возвышение по среднеквадратичной скорости имеют ограниченный характер и заканчиваются на переустройстве существующих линий для высоких скоростей движения. Продолжение этой темы станет гораздо интереснее, если обозначенную равновесную скорость эффективно задействовать. Ведь при движении с такой скоростью полностью отсутствуют поперечные силы в системе «колесо-рельс», обеспечивается устойчивость движения поезда и устраняется боковой износ поверхностей контактной зоны.

По рекомендациям ученых в эксплуатации установлена рациональная величина возвышения, и теперь важным оказывается обратный подход: каждый конкретный криволинейный участок пути, даже с биклотоидой в плане, требуется снабдить характеристикой, содержащей радиус кривой и соответствующую величину возвышения рельса; а для всех реальных криволинейных участков обозначить равновесную скорость движения. Величину равновесной скорости V_p ввести в качестве нормативного параметра, который обозначит разделительную полосу для коридора допустимой скорости по величине применяемого расчетного поперечного ускорения и массы экипажа.

Применение такого Vp-метода в качестве технологического средства предотвращения износа в кривых послужит альтернативой лубрикаторам. Метод позволяет проводить мониторинг эксплуатационного взаимодействия подвижного состава и рельсов в кривой: если скорость меньше равновесной, то экипаж сползает внутрь кривой — происходит износ боковой поверхности внутреннего рельса; если скорость превышает равновесную, то экипаж смещается в наружную сторону — происходит износ боковой поверхности наружного рельса.

Кроме того, при смешанном движении скоростные пассажирские поезда могут превышать установленную равновесную скорость до определенного предела, поэтому будет происходить износ боковой поверхности наружного рельса; грузовые поезда при меньшей эксплуатационной скорости движения будут находиться в безопасной зоне. В этом случае станет изнашиваться боковая поверхность внутреннего рельса.

В сущности, кривые достойны большего уважения — ведь они являются регулятором сроков доставки грузов, при прочих благоприятных условиях определяют допустимую скорость движения на железнодорожном транспорте, являются причиной возникающего противоречия между грузовыми и пассажирскими поездами при движении по общему перегону. Наличие кривых предъявляет требования к прямым участкам пути, которые должны иметь достаточную протяженность для регулирования скорости до равновесной величины, соответствующей предстоящему движению в кривой.

Ориентир на равновесную скорость движения поезда является эффективным средством снижения износа в системе «колесо-рельс», а также ресурсосберегающей технологией вследствие уменьшения расхода дорогостоящего смазочного материала на лубрикацию рельсов и обработку колес. Кроме того, применяемая технология лубрикации рельсов вступает в противоречие с тяговым и тормозным режимами движения. Рекомендуемое отношение к равновесной скорости может оказаться особенно полезным при выборе общей схемы расположения кривых в случае прокладки трассы высокоскоростной магистрали.

Д-р техн. наук М.И. ГЛУШКО, г. Екатеринбург

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ РИСКАМИ ОТКАЗОВ локомотивов

Одни из важных элементов управления как в ОАО «РЖД» в целом, так и в локомотивном комплексе — это управление рисками отказов локомотивов, исключение срыва графика движения поездов, снижение эксплуатационных расходов и др. Для управления рисками разрабатываются соответствующие методики риск-менеджмента, которые зафиксированы в ряде международных (ISO), национальных (ГОСТ), отраслевых (СТО и СТК ОАО «РЖД») стандартов и реализованы в системе «УРРАН».

Большинство способов содержат в себе хорошо известные методы математической статистики и управления надежностью. Но, к сожалению, не всегда статистические методы позволяют эффективно управлять рисками.

Рассмотрим пример. Из теории электрической тяги известно, что если полновесный поезд на руководящем подъеме будет следовать со скоростью ниже заданной, то возникнет риск выхода из строя тяговых электродвигателей (ТЭД) по причине перегрева изоляции. Известно, что минимальная скорость на подъемах устанавливается именно для того, чтобы исключить риски перегрева ТЭД.

Приведенное выше логическое утверждение о таком риске кажется для инженеров очевидным. Но при попытке переложить это утверждение на язык компьютера возникают проблемы. Поставим вопрос следующим образом: а что такое «полновесный» поезд? Если установленная масса поезда 6000 т, то 5999 т — это уже не «полновесный»? И какую скорость следует считать «ниже заданной»? Если задана минимальная скорость 60 км/ч, то 59,9 км/ч уже приведет к отказу ТЭД? И как быть, если скорость локомотива была ниже заданной не весь подъем, а только его часть? Например, из 100 % подъема только 30 % подъема скорость была недопустимой, то каков риск отказа двигателей? Выясняется, что утверждение о риске выхода из строя ТЭД не так-то просто формализовать.

И таких примеров можно привести достаточно много: увеличение перепробега локомотива на 10 % от норматива не позволит увидеть риск при перепробеге равным 9,9 %. Также трудно четко определить такие понятия как «Старый локомотив», «Ненадежный локомотив», «Нарушение режима эксплуатации», «Опасное боксование или юз», «Низкая квалификация машиниста или обслуживающего персонала», «Повышенный износ» и др.

Приведенные примеры сложности определения границ понятий являются широко распространенными во всех областях техники. Более того, эта логическая проблема была известна со времен Древней Греции, где софисты задавались, например, вопросом: на каком зернышке куча зерен перестанет быть кучей?

Выход из ситуации был предложен в 60-е годы XX в. американским ученым Лотфи Заде, который предложил отказаться от четких границ множеств и утверждений по принципу «Принадлежит - не принадлежит», а использовать нечеткие границы множеств. Например, не утверждать, что человек считается высоким только при росте свыше 185 см, а рассуждать так: при росте 185 см и выше человек точно высокий (вероятность принадлежности к высоким людям равна 100 %), а при росте 175 см человек точно не может называться высоким (вероятность принадлежности к высоким равна 0 %). Соответственно, человек с ростом от 175 до 185 см будет иметь вероятностную принадлежность к высоким людям, линейно меняющуюся от 0 до 100 %. Преимущество такого подхода покажем на примере с руководящим подъемом.

В теории нечетких множеств («Fuzzy Sets») основным понятием является собственно нечеткое множество А, которое задается множеством входящих в него элементов х е X и функцией принадлежности ц_А(х) этих элементов к множеству:

А = {(х. ц_А(х)) | ХеХ}.

Рассмотрим пример. Множество А «Высокий человек» может принимать значения х в диапазоне X от 40 до 250 см. При этом рост х до 175 см (х < 175) будет иметь функцию принадлежности ц_д(х) = 0 (0 %), рост х свыше 185 см (х > 185) — функцию принадлежности ц_д(х) = 1 (100%), а для роста в диапазоне от 175 до 185 см (175 < х< 185) функция принадлежности ц_д(х) будет линейно меняться от 0 до 1 (100%).

Аналогично применительно к нечеткому множеству А «Полновесный поезд» в приведенном выше примере множество весов поезда X будет иметь диапазон от 0