CC BY
12
УДК 625.111 Едигарян Аркадий Рудольфович,
к. т. н., доцент, кафедра «Изыскания и проектирование железных дорог», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, тел. (4212) 40-75-73, e-mail: sad@festu.khv.ru
Гончарук Сергей Миронович, д. т. н., профессор, кафедра «Изыскания и проектирование железных дорог», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, тел. (4212) 40-71-15, e-mail: goncharuksergey@mail.ru Нератов Алексей Иннокентьевич, инженер, путеобследовательская станция № 071 Центра диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры - структурного подразделения Дальневосточной дирекции инфраструктуры - структурного подразделения Центральной дирекции инфраструктуры - филиала ОАО «РЖД», тел. (4212) 38-51-34, e-mail: nerat1986@mail.ru
ОСНОВЫ МЕТОДОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕНЕРАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЭТАПНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ГЕОМЕТРИИ ТРАССЫ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО НАПРАВЛЕНИЯ
A.R. Edigaryan, S.M. Goncharuk, A.I. Neratov
METHODOLOGICAL PRINCIPLES OF FORMATION OF THE GENERAL SCHEME PHASED MODERNIZATION OF THE EXISTING RAILWAY TRACK GEOMETRY
Аннотация. Рассмотрены основы методологии формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы существующего железнодорожного направления.
Ключевые слова: генеральная схема, мониторинг, альтернатива изменения геометрии трассы.
Abstract. Methodological principles of formation of the general scheme phased modernization way geometry of the existing railway are considered.
Keywords: general scheme, monitoring, alternative to changing the geometry of the existing railway track.
Анализ многочисленных исследований, проводимых отечественными учеными [1, 4], показал, что реализация планов, сформулированных в программных документах [2, 3], требует, наряду с реконструкцией Северного широтного хода (БАМ), морских портов в Приморском и Хабаровском краях и подходов к ним, проведения мониторинга в режиме реального времени возможностей Транссиба с точки зрения дальнейшего увеличения пропускной и провозной способности.
Как показал опыт научных исследований авторов [4], одним из направлений повышения скоростей движения и, как следствие, сокращения эксплуатационных расходов и увеличения пропускной и провозной способности является улучшение геометрии трассы на железных дорогах Дальневосточного и Забайкальского регионов.
Основой для формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы является всеобъемлющий мониторинг технического состояния элементов плана и продольного профиля, земляного полотна, верхнего строения пути, а также искусственных сооружений.
Для проведения мониторинга, учитывая огромный объем информации, которую следует анализировать, необходимо создание соответствующего инструментария, позволяющего в режиме реального времени отслеживать техническое состояние плана, профиля и всех остальных элементов системы «Существующая железная дорога» (СЖД), концентрируя главное внимание на тех отступлениях от нормативных требований, которые влияют на безопасность движения поездов и ухудшают технико-экономические показатели исследуемой системы.
В работах [5, 6] СЖД рассматривается как сложная технико-экономическая система, которая подвержена влиянию внешней среды, приводящему к отказам элементов системы и появлению различного рода деформаций (осадки, пучины, сплы-вы и т. п.), а также ухудшению параметров геометрии трассы.
Первые попытки мониторинга геометрии трассы и технического состояния остальных элементов Забайкальской железной дороги предприняты коллективом кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» ДВГУПС в 1997 и 2002 годах в работах, выполненных по заказу За-
байкальской железной дорогой и Министерством путей сообщения Российской Федерации. К сожалению, из-за отсутствия дальнейшего финансирования работа не получила продолжения.
Учитывая накопленный авторами опыт и требования времени [2, 3, 4], методологию формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы, увязанной с проведением капитального ремонта, лечением земляного полотна, можно представить в виде следующей системной модели (рис. 1).
В данной работе под методологией формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы железнодорожного направления предложено понимать совокупность методов и методик, позволяющих проводить мониторинг технического состояния элементов исследуемой системы, выявлять отступления от нормативных требований, формировать исходное множество мероприятий по устранению отступлений, а также осуществлять визуализацию всех видов деформаций элементов системы, регистрацию пропущенного тоннажа и просроченных ремонтов.
Для комплексного решения такого широкого спектра задач необходимо, по аналогии с работой [7], но с ее модернизацией, вначале сформулировать содержательную и математическую постановку решаемой проблемы, а затем в соответствии с системной моделью (рис. 1) раскрыть методические особенности этапного решения проблемы.
Содержательная постановка комплексного решения проблемы формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы существующего железнодорожного направления может быть сформулирована следующим образом.
Из множества возможных альтернатив изменения геометрии трассы существующего железнодорожного направления, с учетом ликвидации всех видов деформаций элементов системы, сформировать такую их эффективную область, которая удовлетворяла бы возможным (заданным) граничным условиям, позволяла принимать решения, обеспечивающие улучшение технико-экономических показателей и обеспечивала безусловную безопасность движения поездов.
Решение проблемы такой размерности следует отнести в разряд многокритериальных, многоэкстремальных и многовариантных задач, для решения которых необходимо подобрать соответствующий их сложности инструментарий, базирующийся на современных информационных технологиях.
Наиболее приемлемым путем для снижения размерности, как известно из практики решения подобного рода задач, является декомпозиция решаемой проблемы формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы на ряд простых двухкритериальных задач.
При этом ЛПР должно проанализировать две группы критериев: ресурсы (АК) и цели
1
Создание автоматизированной системы мониторинга технического состояния геометрии
трассы, элементов верхнего строения пути, земляного полотна и искусственных сооружений.
Формирование нормативной базы требований к элементам системы СЖД и их параметрам, подлежащих мониторингу.
Разработка методики расчета потребного объема инвестиций ДК для реализации мероприятий по ликвидации отступлений
и улучшения технико-экономических показателей ДР., ожидаемого от реализации мероприятий. Создание эталона расчета ДК и ДР..
Формирование базы данных по элементам системы СЖД и их параметрам.
Проведение мониторинга элементов системы СЖД и их параметров. Визуализация выявленных отступлений.
I
Анализ результатов мониторинга по статическим временным сечениям на основе многокритериальной оценки. Формирование области
эффективных альтернатив (ОЭА) реконструкции геометрии трассы рассматриваемой системы СЖД.
Принятие решений и разработка на их основе проекта реконструкции геометрии трассы с учетом выделенного объема инвестиций Нш К.
® Анализ последствий влияния реализации проекта реконструкции геометрии трассы на технико--эко и омические показатели. Корректировка эталона расчета ДК и ДР.. Внесение изменений в базу данных по элементам системы СЖД и их параметрам.
Рис. 1. Системная модель методологии формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы
(АД).
Задачу по непосредственному формированию генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы следует вначале решать на первый год планового периода, а затем, корректируя в режиме реального времени исходную базу данных, уточнять проектные решения на последующие годы в пределах рассматриваемого временного диапазона. Таким образом, на этапах 5-8 предлагаемой методологии (рис. 1) применяется итерационный процесс решения задачи по статическим сечениям, представленный укрупненной моделью (рис. 2).
Математическая постановка (модель) задачи по формированию области эффективных альтернатив этапного изменения геометрии трассы существующего железнодорожного направления может быть представлена следующим образом:
Q *(t) = Uv(AKv, Mv)
VAv(AKv, ARv),
(0 <AKV < limK(t))J
^ max AR,
&(t) eq има (t), t=m, v=Ей,
Av(AKv, ARv) = {mvi](l = Ok),
где Q* (t) - эффективная область альтернатив изменения геометрии трассы, формируемая на год t
планового периода; ^) - исходное множе-
ство альтернатив изменения геометрии трассы, рассматриваемое в год t планового периода; АД - улучшение вектора технико-экономических показателей рассматриваемого железнодорожного направления; АК^ АД - соответственно
V -я альтернатива изменения геометрии трассы, инвестиции для ее реализации и эффект (улучшение вектора технико-эксплуатационных показателей); ту1 - совокупность мероприятий для реализации V -й альтернативы.
Варьирование критериев цели и ресурсов позволяет решать задачи противоположной содержательной постановки [7].
В результате проводимых исследований были разработаны и реализованы отдельные этапы предлагаемой методологии в виде соответствующих математических моделей, блок-схем алгоритмов, программных модулей [7-9]. Так, результаты работы автоматизированной системы визуализации состояния элементов существующего железнодорожного направления на уровнях «Дорога» и «Километр» представлены на рис. 3 и 4 соответственно.
В настоящий момент авторами ведется работа по корректировке существующих элементов методологии и программной реализации системной модели, представленной на рис. 1.
Рис. 2. Укрупненная модель формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы
hd
s p
У Cd
G
n o n H
o se
u
H
o a n
V!
. E
0 н ■w Cd
® 5
1 I
ГВ -1 o
o
to o
o -1
o
ss
Cd ü rt
o
Cd
Дорога
1
Километр | 57осГ Протяженность
Направление
v 100..
80 ..
60 ..
40
20
Яилок
Чита-1
Шилка
Зилово
Петровский Завод
llUlPLJ
Мопон
и
Карымская Чернышевск-Заба! кальский Могю
Тщ/1
Участок, км 2299
Накопление деформаций н дефектов, км 315.847
Осадка насыпи, км 32.648
Почины, км 1 38.890
Завышение крутизны откосов, км 54.618
Заужение ширины ЗП, км 0.000
Обвалы и оползни, км 96.902
Сплывы, км 4.835
Водоразмыв, км 16.833
Сели, лавины, км 0.821
57S3.1 6053.1 6294.1 6586.1
5780 5933.1 6194.1 6444.1 6674.1
6905.1 7111.1
7003.1
7399.1 7305.1 7433.1
7722.1 7865.1 8029.1 7811.1 7984.18079
Оро- и гидрографии
ВМГ
Осадка насыпи
Пучины
Завыш .кр.откосов
Заужен.ширины ЗП
Обвалы и оползни
Сплывы
Водоразмыв
Сели, лавины
Накопл.д-й.деф-ов. Отступл.от СТН.Ту! Места с неуст.ОКС
I
м U I
I l'll'l м Щ
НИИ.....
□
шш
II. I
Til
НЕ
—
ггтгтт
1 г
т
_1_1_L
III111
II III ■I III II lili I IIII
III III!
" " " ...... "
вДиНВШШ
, и 11 ni
Г1 i II
[Ш
III lili
Ш
Рис. 4. Визуализация состояния элементов существующего железнодорожного направления
на уровне «Километр»
При этом основой для формирования генеральной схемы этапной реконструкции геометрии трассы системы СЖД является выявленное в результате мониторинга следующее итоговое множество участков:
Г = 1 Г
rnorm Gj'
j=i
где О ■ - множество участков ] -й категории с выявленными отступлениями от нормативных требо-
ваний.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Методологические основы проектирования этапного развития облика и мощности мульти-модальной транспортной сети: монография / С.М. Гончарук [и др.]. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2012. - 227 с.
2. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года: утв. распоряжением Правительства РФ N 1734-р от 22 ноября 2008 г. [Электронный ресурс]. URL :
Современные технологии. Транспорт. Энергетика. Строительство _Экономика и управление_
ш
http://www.mintrans.ru/documents/detail.php7ELE MENT_ID=13008 (дата обращения 24.05.2013).
3. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года: утв. распоряжением Правительства РФ N 877-р от 17 июня 2008 г. [Электронный ресурс]. URL : http://www.mintrans.ru/docu-ments/detail.php?ELEMENT_ID=13009 (дата обращения 24.05.2013).
4. Методологические основы теории проектирования изменения мощности региональной сети железных дорог: монография / В.А. Анисимов [и др.]: под ред. В.С. Шварцфельда. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. - 344 с.
5. Гончарук, С.М. Принятие решений при проектировании облика и мощности сети железных дорог (системный подход). Часть 1. Методология формирования альтернатив облика и мощности сети железных дорог с учетом надежности её функционирования: монография / С.М. Гончарук, А.В. Гавриленков, В.С. Шварцфельд. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2003. - 178 с.
6. Быков, Ю.А. Проблемы проектирования облика и мощности новых железных дорог и пути их решения (системный подход): монография /
Ю.А. Быков, С.М. Гончарук. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. - 239 с.
7. Едигарян, А.Р. Формирование эффективной области альтернатив изменения геометрии трассы существующего железнодорожного направления на основе системного подхода (на примере Забайкальской железной дороги): дис. ... канд. тех. наук / А.Р. Едигарян. - Хабаровск, 2003. - 188 с.
8. Гончарук, С.М. Комплексный мониторинг технического состояния сооружений и устройств региональной сети железных дорог / С. М. Гончарук, В. С. Шварцфельд, А. Р. Едигарян // Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов: Материалы межд. конф. (Санкт-Петербург, 21-22 ноября 2002 г.). - СПб: Изд-во ОМ-Пресс, 2003. - С. 42 - 44.
9. Едигарян, А.Р. Автоматизированная система визуализации состояния элементов инфраструктуры существующего железнодорожного направления / А.Р. Едигарян // Проблемы развития региональной сети железных дорог: Сб. науч. тр. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2003. -С. 105-111.
УДК 519.6:311 Краковский Юрий Мечеславович,
д. т. н., профессор, профессор кафедры ИС ИрГУПС, тел. 89149267772
Лукьянов Дмитрий Анатольевич, к. т. н., ВСЖД Начигин Александр Владимирович,
аспирант ИрГУПС, тел. 89086632243
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИНАМИЧЕСКИХ РИСКОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ
Y.M. Krakovsky, D.A. Lukyanov, A.V. Nachigin
INDICATOR SURVEY OF DYNAMIC RISKS, CHARACTERIZING
TRAFFIC SAFETY IN TRANSPORT
Аннотация. Создано программно-математическое обеспечение вычисления показателей динамических рисков для оценки уровня безопасности движения на железнодорожном транспорте. Предложенные показатели динамических рисков более адекватны для оценки уровня безопасности, чем применяемые сейчас статические модели.
Ключевые слова: безопасность движения, риски, транспортные происшествия и события, железнодорожный транспорт.
Abstract. Created software and mathematical support the calculation of a dynamic risk assessment of the level of safety on the railways. The proposed indicators of dynamic risks are more adequate to assess the level of security than static models used today.
Keywords: traffic safety, risks, transport incidents and events, railway transport.
Введение
Основой работ по обеспечению безопасности движения является разработка и внедрение
