[11-2023] Автоматизация прогноза бокового износа рельсов в кривых как элемент предиктивного анализа состояния пути

[Admin]

Автоматизация прогноза бокового износа рельсов в кривых как элемент предиктивного анализа состояния пути

ВАСИЛЬЕВА С.А., ОАО «Российские железные дороги», Центральная дирекция инфраструктуры, заместитель начальника технического отдела Управления пути и сооружений, ЛОХАЧ А.В., АО «Фирма ТВЕМА», начальник Департамента информационно-аналитических систем, канд. техн, наук

Аннотация. Прогнозирование бокового износа рельсов является актуальным задачей как с точки зрения безопасности движения поездов, так и с точки зрения экономической эффективности. В Информационно-аналитической системе комплексной диагностики и мониторинга железнодорожной инфраструктуры ОАО «РЖД» реализован алгоритм расчета интенсивности бокового износа рельсов для каждой кривой, применен новый способ прогнозирования максимальной величины износа на предстоящий год с детализацией по кварталам. Прогноз актуализируется после каждого нового диагностического проезда.
Ключевые слова: рельсы, износ, интенсивность бокового износа рельсов, прогноз износа рельсов.
Качественное планирование и организация путевых работ по предотвращению ограничений скоростей
движения поездов из-за сверхнормативного бокового
износа рельсов является одной из приоритетных задач путевого комплекса ОАО «РЖД». Эффективное решение данной задачи позволяет повысить пропускную способность железных дорог в современных условиях роста грузонапряженности.

Согласно отчету ОАО «РЖД» «О текущем содержании главных путей» (форма ПО-1) ежегодный объем выхода рельсов по причине сверхнормативного бокового износа превышает десять тысяч штук и составляет 5—6 % от общего объема дефектных рельсов на сети дорог (рис. 1).
Как правило, сверхнормативный износ влечет за собой ограничение скоростей движения поездов и требует замены рельсов на всей наружной нити кривого участка пути. Таким образом, решение описанной проблемы является безусловно актуальным не только с точки зрения безопасности движения поездов, но и с точки зрения экономической эффективности.
При этом ключевым элементом
при планировании замены рельсов является качественный прогноз их бокового износа. В текущем году Управлением пути и сооружений 11304 совместно с АО «Фирма ТВЕМА» в .
составе Информационно-аналитической системы комплексной диагностики и мониторинга железно-дорожной инфраструктуры ОАО «РЖД» (далее - ЕК АСУИ СДМИ) реализован такой алгоритм. Ядром расчета стал уточненный способ определения интенсивности бокового износа рельсов для каждой кривой, а также новый метод прогнозиро-
вания максимальной величины износа рельсов на
предстоящий год с детализацией по кварталам (рис. 2).
Разработанный инструмент является одним из элементов нового подхода к управлению состоянием железнодорожной инфраструктуры на основе предиктивной аналитики. Постепенный переход от принципа управления «выявляй» и «устраняй» к технологии «прогнозируй» и «управляй» позволит существенно повысить эффективность планирования и использования ресурсов при обеспечении необходимого уровня безопасности движения поездов.
Интенсивность бокового износа в ЕК АСУИ СДМИ рассчитывается на основании результатов промеров бокового износа мобильными средствами диагностики с момента укладки рельсов в путь. В хранилищах ЕК АСУИ СДМИ содержится измерительная база данных с мобильных средств диагностики за несколько лет. Экспериментально установлено, что для достоверного анализа интенсивности износа рельсов и прогноза их максимального износа требуется использовать измерительные данные за два года.
Максимальный износ в кривой на предстоящий год с разбивкой по кварталам рассчитывается на основании максимальной величины бокового износа рельсов по всей протяженности кривого участка пути, границы которого определены мобильным средством диагностики. Расчет прогнозных величин актуализируется в ЕК АСУИ СДМИ после выполнения каждого нового диагностического проезда.
Расчет основан на принципах, заложенных в методику определения бокового износа рельсов в кривых и элементов стрелочных переводов, утвержденную 12 декабря 2016 г. Ниже изложены основные положения расчета интенсивности бокового износа рельсов и прогноза его максимального значения.
Прогнозирование бокового износа рельсов выполняется в два этапа: валидация исходных данных и, собственно, расчет прогнозного значения. Валидация данных выполняется для каждой измеренной величины бокового износа рельсов U(xn), где х — координата, измеренная в n-ом проезде. Каждое значение износа должно сравниваться с предыдущим и последующим значениями, измеренными в этой точке с учетом информации о замене или переу-кладке рельсов.
Величина U(xn) считается валидной в точке хп, если выполняется следующее условие:
fU(xn_,)-Ay < U(x„)< U(xn_,) + Ay,
[U(xn+1) - Ay < U(xn) < U(xn+1) + Ay, (1) где U(xn.]) — боковой износ рельсов в координате х, измеренной при предыдущем проезде от п-го; U(xn+1) — боковой износ рельсов в координате х, измеренной в следующем проезде от n-го; Ау — максимально допустимое изменение величины износа.
В случае, если отсутствует U(xn+1), то для проверки валидности должно выполняться условие:
U(xn.,) - Ay < U(x„) < U(xn.,) + Ay, (2)
где U(xn_j) — боковой износ рельсов в координате х, измеренной в предыдущем проезде от n-го; Ау — пороговое значение.
Величины, определенные в соответствии с описанным алгоритмом как невалидные, из дальнейших расчетов исключаются.

Для прогнозирования бокового износа используется максимальный боковой износ рельсов, поскольку согласно действующим в ОАО «РЖД» нормативам определена необходимость ремонта участка пути в кривой в случае превышения максимально допустимой величины именно для данного показателя. При этом максимальный износ должен определяться на участке пути протяженностью не менее 1 м.
Прогнозная величина максимального бокового износа должна определяться по линейному статистическому тренду, построенному на основании измерительных данных двух проездов средств диагностики с учетом выполнения следующих условий:
период времени между проездами должен быть не менее двух лет;
данные об износе рельсов должны фиксироваться после последнего ремонта. В случае, когда ремонт выполнен в последнюю дату измерений, учитываются только данные после предыдущего ремонта.
По итогам описанного расчета в ЕК АСУИ СДМИ в настоящее время формируется ведомость «Показатели бокового износа рельсов с прогнозом». Ведомость формируется по следующим групповым признакам:
полигон железной дороги;
структурное подразделение дирекции инфраструктуры — структурное подразделение Центральной дирекции инфраструктуры (дистанция пути, дистанция инфраструктуры);
направление маршрута проезда железнодорожного пути;
железнодорожный путь;
участок железнодорожного пути.
Разработанные алгоритмы анализа и прогнозирования показателей бокового износа рельсов и их автоматизация в ЕК АСУИ СДМИ в настоящее время позволяют своевременно принимать меры, направленные на снижение интенсивности износа рельсов, такие как лубрикация, замена категории и укладка более износостойких, а кроме этого качественно и достоверно планировать работы по замене изношенных рельсов.

Список источников

1. Правила технической эксплуатации железных дорог
Российской Федерации: утв. Приказом Минтранса России от 23 июня 2022 г. № 250. Доступ через СПС «Консультант-Плюс».
2. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути: утв. Распоряжением ОАО «РЖД» от 14 ноября 2016 г. № 2288р. Доступ через СПС «КонсультантПлюс».
3. Правила назначения ремонтов железнодорожного пути: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 17 декабря 2021 г. № 2888/р. Доступ через СПС «КонсультантПлюс».
4. Методика определения интенсивности бокового износа рельсов в кривых и элементов стрелочных переводов: утв. Управлением пути и сооружений ЦДИ ОАО «РЖД» от 12 декабря 2016 г.
5. Методика прогнозирования износа рельсов различных категорий качества с нормативами интенсивности износа рельсов различных категорий качества в зависимости от условий эксплуатации: утв. Распоряжением ОАО «РЖД» от 29 сентября 2022 г. № 1824.


AUTOMATION OF THE FORECAST OF LATERAL WEAR OF RAILS IN CURVES AS AN ELEMENT OF PREDICTIVE ANALYSIS OF THE STATE OF THE TRACK
Vasilyeva Svetlana — Deputy Head of the Technical Department of the Track and Structures Management, JSC «Russian Railways», Central Directorate of Infrastructure, ryndinavasiljeva@mail.ru
Lohach Anatoliy — Candidate of Technical Sciences, Head of the Department of Information and Analytical Systems, JSC «Firm TVEMA». Iokhach@tvema.ru
Abstract: Forecasting lateral wear of rails is an urgent task not only from the point of view of train safety, but also from the point of view of economic efficiency. In the Information and Analytical system of integrated diagnostics and monitoring of the railway infrastructure of JSC «Russian Railways», an algorithm for calculating the intensity of lateral wear of rails for each curve has been implemented, a new method for predicting the maximum amount of wear for the coming year with details by quarter has been applied. The forecast is updated after each new diagnostic trip.
Keywords: rails, wear, intensity of lateral wear of rails, forecast of rail wear.