К вопросу об улучшении среднесрочного планирования путевых работ

УДК 625.1 72

В. П. Бельтюков, И. А. Симонюк

К ВОПРОСУ ОБ УЛУЧШЕНИИ СРЕДНЕСРОЧНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ПУТЕВЫХ РАБОТ

Дата поступления: 19.04.2016 Решение о публикации: 16.12.2016

Цель: Улучшение качества среднесрочного планирования путевых работ и снижение отказов в работе технических средств. Методы: Результативно применены комплексы существующих базовых методов изучения статистических данных, в том числе теория вероятности, теория надежности восстанавливаемых технических систем, методы планирования эксперимента, экспериментальные и аналитические исследования и системный подход. Впервые предлагается использовать предполагаемую интенсивность накопления остаточных деформаций и изменение затрат на содержание пути при среднесрочном планировании ремонтов. Результаты: Представлены пути улучшения существующей системы среднесрочного планирования путевых работ и способы их устранения; сделан вывод о необходимости учета прогнозных значений о техническом состоянии верхнего строения железнодорожного пути при среднесрочном планировании путевых работ; выявлены недостатки баз данных о техническом состоянии пути. Практическая значимость: Создана система практических рекомендаций по улучшению качества среднесрочного планирования путевых работ с использованием результатов прогнозирования изменения технического состояния верхнего строения железнодорожного пути, основанных на исследовании зависимости интенсивности накопления остаточных деформаций верхнего строения железнодорожного пути от наработки тоннажа или срока службы в годах для среднесрочного планирования путевых работ; новые универсальные методы прогнозирования изменения технического состояния верхнего строения железнодорожного пути, основанные на разработанной математической модели, применимы для использования в Системе оценки и прогнозирования состояния объектов эксплуатационной инфраструктуры пути Единой корпоративной автоматизированной системы управления состоянием инфраструктуры железнодорожного транспорта.

Среднесрочное планирование, верхнее строение железнодорожного пути, прогнозирование, интенсивность накопления остаточных деформаций, пропущенный тоннаж.

Vladimir P. Beltyukov, Cand. Eng., associate professor, bw@peterlink.ru; *Ivan A. Simonyuk, Cand. Eng., teaching fellow, simonyuk@mail.ru (Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University) CONCERNING THE IMPROVEMENT OF MID-TERM TRACKWORK PLANNING

Objective: Improve mid-term trackwork planning and reduce equipment failure. Academic novelty: For the first time, the assumed intensity of residual strain accumulation and the change in costs pertaining to track upkeep are suggested to be used for mid-term planning of maintenance. Methods: Sets of existing basic methods for researching statistical data were effectively employed, among those the theory of relativity, the theory of renewable technical systems reliability, experiment planning methods, experimental and analytical research and a systems approach. Results: Ways to improve and dispose of the existing mid-term trackwork planning system were provided; a conclusion was made concerning the necessity of accounting for prospective data on the technical condition of the rail track superstructure when doing mid-term planning of trackwork; disadvantages of databases on the technical condition of track were elucidated. Practical importance: The research resulted in the creation of a system of practical recommendations on improving the quality of mid-term trackwork planning with use of forecasting of the rail track superstructure condition change based on researching the dependence of intensity of

residual deformation of the rail track superstructure on accrued tonnage or service life in years for midterm trackwork planning; new universal methods of forecasting the changes in the technical condition of the rail track superstructure based on the developed mathematical model are applicable for use in the System of estimation and forecasting of condition of the track's operational infrastructure of the Unified corporate automated system for rail transport infrastructure management.

Mid-term planning, rail track superstructure, forecasting, residual deformation accrual intensity, tonnage passed.

Введение

На совещании инфраструктурного комплекса ОАО «РЖД» президентом компании Олегом Белозеровым был поставлен ряд задач, одной из которых является повышение уровня и качества среднесрочного планирования путевых работ, а также необходимость снижения отказов в работе технических средств.

Среднесрочное планирование - один из основных видов планирования путевых работ в ОАО «РЖД», предусмотренных нормативно-техническими документами путевого хозяйства [1, 2]. Это планирование должно основываться на прогнозировании изменения технического состояния железнодорожного пути и экономических расчетах [1, 3]. Однако реально работающего автоматизированного механизма планирования путевых работ с использованием предполагаемой интенсивности накопления остаточных деформаций аппарат управления путевым комплексом ОАО «РЖД» не имеет, что говорит об актуальности поднимаемого вопроса.

Улучшение уровня планирования может быть достигнуто за счет внедрения современных подходов к решению этой задачи. Основной путь решения - исследование изменения технического состояния верхнего строения железнодорожного пути и его экономических показателей с построением прогнозных значений на трехлетнем горизонте планирования.

Математическая модель

В разработанных в ПГУПС методиках [4-6] для прогнозирования интенсивности накопления остаточных деформаций верхнего строения пути построена математическая модель (рис. 1), учитывающая процесс восстановления верхнего строения пути после устранения неисправностей [7]. Представленная на рисунке математическая модель получена на основании изучения теории надежности восстанавливаемых технических систем и обработки большого ряда статистических данных о техническом состоянии верхнего

Пропущенный тоннаж, млн т брутто

Рис. 1. Математическая модель интенсивности накопления остаточных деформаций верхнего строения железнодорожного пути

строения железнодорожного пути по данным автоматизированных систем управления путевого хозяйства. Особенностью такой модели является то, что она универсально применима при определении любых показателей интенсивности накопления остаточных деформаций рельсовой колеи. Модель позволяет адекватно и достоверно изучить показатели интенсивности накопления одиночного выхода рельсов, шпал, скреплений, а также отступлений рельсовой колеи в плане и профиле в течение всего жизненного цикла (от одного капитального ремонта до следующего). Следовательно, применение математической модели дает возможность не только улучшить среднесрочное планирование, но и оптимизировать систему содержания верхнего строения железнодорожного пути в целом [8] и соответствует современным нормативам ОАО «РЖД» [9-12]. Становится возможным сопоставление поведения пути в разных эксплуатационных условиях и с различными его конструктивными особенностями, что дает повод к решению ряда других важных вопросов, как выбор оптимальной конструкции верхнего строения железнодорожного пути и исследование количественных значений о выходе из строя отдельных элементов верхнего строения, таких как рельсы, шпалы и скрепления [13, 14].

Улучшение качества среднесрочного планирования может быть достигнуто за счет повышения объективности как статистических данных о техническом состоянии пути, так и данных о трудозатратах по результатам выполнения работ на перегоне или станции. Данные о трудозатратах, заносимые дистанцией пути в единую технологическую базу данных управления трудовыми ресурсами, в ряде случаев недостоверны. Например, работы по одиночной смене шпал выполнялись на фронте работ длиной 200 м, а в базе данных указано значение, в 100 раз превышающее фактическое, что явно не соответствует действительности. Причиной этому является человеческий фактор (ошибка при вводе данных или целенаправленный ввод информации, не отвечающей фактически выполненной работе).

Существующая система планирования ремонтов пути имеет определенные недостатки и нуждается в усовершенствовании с применением современных научных подходов. Отсутствие учета особенностей конкретного участка пути, изменения его состояния с наработкой тоннажа неизбежно ведут к нерациональному планированию ремонтов пути (ремонт либо не назначается и начинается его просрочка со стремительным ухудшением состояния пути, либо ремонт назначается на участке пути, на котором техническое состояние по-прежнему позволяет его эксплуатацию в безопасном и бесперебойном движении, с установленными скоростями и осевыми нагрузками без выполнения ремонта). Назначение ремонта пути по статическим критериям (выход рельсов, пропущенный тоннаж, срок службы (в годах), количество отступлений, частота отказов и др.) не всегда приводит к правильному результату, так как не учитывает динамику изменения состояния пути в прошлом и прогноз на перспективу. На рис. 2 изображен пример того, как с наработкой тоннажа изменяются показатели состояния пути на участках А и Б с одинаковыми эксплуатационными и конструкционными параметрами на дату планирования и дату выполнения ремонта пути, так как показания состояния пути на участке А хуже, то на нем следует назначить ремонт, но на участке Б выше интенсивность расстройства рельсовой колеи, а значит, на дату выполнения ремонта техническое состояние участков будет иметь противоположную ситуацию.

Таким образом, при среднесрочном планировании необходимо учитывать предполагаемую интенсивность накопления остаточных деформаций и изменение затрат на содержание пути. Практически прогнозные значения интенсивно стей накопления остаточных деформаций верхнего строения железнодорожного пути предлагаются для использования в Системе оценки и прогнозирования состояния объектов эксплуатационной инфраструктуры пути Единой корпоративной автоматизированной системы управления состоянием ин-

Рис. 2. Планирование ремонтов пути на участках с различной интенсивностью

расстройства рельсовой колеи

фраструктуры железнодорожного транспорта (ЕКАСУИ).

Существующий объем статистических данных о техническом состоянии пути ОАО «РЖД» не всегда достаточен для прогнозирования интенсивности накопления остаточных деформаций или статистический ряд представляет собой «слабую тесноту» связи с теоретической функцией модели, т. е. величина достоверности аппроксимации данных меньше 0,5 (Я 2 < 0,5). Поэтому предлагается использовать среднесетевые зависимости интенсивности накопления остаточных деформаций с параметрами, одинаковыми для участка, на котором будет выполняться прогноз [15]. Параметры среднесетевого тренда сопоставляются с параметрами зависимости для рассматриваемого участка через корректирующие коэффициенты. Значения корректирующих коэффициентов определены в ПГУПС для всех вариантов конструкций пути и условий эксплуатации на сети железных дорог, позволяющие наиболее достоверно получить данные о техническом состоянии пути на среднесрочный период прогнозирования.

Кроме недостаточности данных о техническом состоянии пути конкретного участка, есть проблема формирования выборок для исследования состояния пути. Суть проблемы лежит в процессе перехода работы одной программы (АСУ-П) на другую (ЕКАСУИ). С 2015 г. была прекращена поддержка АСУ-П,

но переход на ЕКАСУИ с полным переносом данных осуществлен не был. Наличие этого факта отрицательно сказывается на дальнейших исследованиях в области изучения процессов интенсивности накопления остаточных деформаций верхнего строения железнодорожного пути, так как предполагается, что процесс прогнозирования технического состояния пути должен осуществляться в автоматизированном режиме. Отсутствие данных затрудняет такой процесс и не позволяет совершенствовать методику прогнозирования технического состояния железнодорожного пути.

Заключение

Повышение уровня среднесрочного планирования и снижение отказов в работе технических средств, безусловно, является важной задачей в оперативной деятельности путевого комплекса, что приводит к повышению безопасности движения поездов и оптимальному распределению финансовых, материальных и трудовых ресурсов на содержание верхнего строения железнодорожного пути, но для этого необходимо выполнить ряд изменений в системе планирования ремонтов пути:

1) повысить достоверность баз данных ЕКАСУИ;

2) осуществить полный переход на новую ЕКАСУИ;

3) автоматизировать существующую систему среднесрочного планирования ремонтов пути с учетом предполагаемой интенсивности накопления остаточных деформаций и изменения затрат на содержание пути.

Библиографический список

1. Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути. - Распоряжение ОАО «РЖД» № 75р от 18.01.2013 г.

2. Положение о системе ведения путевого хозяйства. - Утв. расп. ОАО «РЖД» от 31.12.2015 г. № 3212 р.

3. Бельтюков В. П. Среднесрочное планирование работ по ремонту верхнего строения пути /

B. П. Бельтюков // Путь и путевое хозяйство. -2013. - № 2. - С. 23-25.

4. Методика прогнозирования технического состояния участков пути - Утв. ЦП ОАО «РЖД» 18.11.2011.

5. Методика экономической оценки прогнозируемых потребных путевых работ и затрат на содержание пути - Утв. ЦП ОАО «РЖД» 18.11.2011.

6. Методика оптимизации содержания пути по экономическим критериям - Утв. ЦП ОАО «РЖД» 18.11.2011.

7. Симонюк И. А. Прогнозирование интенсивности накопления остаточных деформаций верхнего строения железнодорожного пути для среднесрочного планирования путевых работ / И. А. Си-монюк : дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. - СПб. : ПГУПС, 2014. - 147 с.

8. Бельтюков В. П. Использование стоимости жизненного цикла для оптимизации технического обслуживания верхнего строения железнодорожного пути / В. П. Бельтюков, А. А. Третьяков // Проектирование развития региональной сети железных дорог : сб. науч. тр. / под ред. В. С. Шварцфель-да. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2015. - Вып. 3. -

C.42-47.

9. ГапановичВ. А. На основе оптимизации стоимости жизненного цикла / В. А. Гапанович // Железнодорожный транспорт. - 2013. - № 6. -С.26-34.

10. Ермаков В. М. Новый подход к планированию путевых работ / В. М. Ермаков // Железнодорожный транспорт. - 2012. - № 10. - С. 49-50.

11. ГОСТ Р 55443-2013. Железнодорожный путь. Номенклатура показателей надежности и функциональной безопасности. - М. : Стандартинформ,

2013. - 12 с.

12. Методика составления расчетной модели жизненного цикла километра железнодорожного пути. - Утв. вице-президентом ОАО «РЖД» В. А. Гапановичем 20.10.2012 г.

13. Андреев А. В. Влияние конструкции верхнего строения пути на стоимость жизненного цикла при различных климатических и эксплуатационных условиях / А. В. Андреев // Изв. ПГУПС. - 2014. -Вып. 3. - С. 36-39.

14. Бельтюков В. П. Прогнозирование и оптимизация затрат - основа планирования ремонтов /

B. П. Бельтюков, И. А. Симонюк, А. В. Андреев, А. В. Сенникова // Путь и путевое хозяйство. -

2014. - № 2. - С. 16-20.

15. Бельтюков В. П. Разработка методик прогнозирования технического состояния пути, затрат на содержание пути и оптимизации содержания пути по экономическим критериям / В. П. Бельтюков // Путь XXI века : сб. науч. трудов Междунар. науч.-практ. конф. 2 июня 2011 г., Санкт-Петербург / под ред. проф. Л. С. Блажко. - СПб. : ПГУПС, 2012. -

C. 25-33.

References

1. Tekhnicheskie usloviya na rabotypo rekonstruk-tsii

2. Polozhenie o sisteme vedeniya putevogo khozya-jstva [Provision on rail track management]. Approved by decree of OAO RZD dated Dec. 31, 2015, no. 3212r.

3. Bel'tjukov V. P. Srednesrochnoe planirovanie rabot po remontu verkhnego stroeniya puti [Mid-term planning of rail track superstructure maintenance]. Put'i putevoe khozyajstvo [Rail track and track management], 2013, no. 2, pp. 23-25.

4. Metodika prognozirovaniya tekhnicheskogo sos-toyaniya uchastkov puti [Method of forecasting the technical condition of rail track sections]. Approved by TsPOAO RZD dated 18.11, 2011.

5. Metodika jekonomicheskoj otsenki prognozirue-mykh potrebnykh putevykh rabot i zatrat na soder-zhanie puti [Economic evaluation methods for forecast necessary work and expenses pertaining to rail track maintenance]. Approved by Order of OAO RZD dated 18.11.2011.

6. Metodika optimizatsii soderzhaniya puti po jeko-nomicheskim kriteriyam [Method for optimizing track maintenance based on economic criteria]. Approved by Order of OAO RZD dated 18.11.2011

7. Simonjuk I. A. Prognozirovanie intensivnosti na-kopleniya ostatochnykh deformatsij verkhnego stro-eniya zheleznodorozhnogo puti dlya srednesrochnogo planirovaniya putevykh rabot [Forecasting the intensity of residual deformations accrual in the rail track superstructure for mid-term trackworkplanning]. Master's thesis. Saint Petersburg, 2014, pp. 60-62.

8. Bel'tjukov V. P., Tret'yakov A. A. Ispol'zovanie stoimosti zhiznennogo tsikla dlya optimizatsii tekh-nicheskogo obsluzhivaniya verkhnego stroeniya zheleznodorozhnogo puti [Using the life-cycle cost for optimizing maintenance of the rail track superstructure]. Proektirovanie razvitiya regional'noj seti zheleznykh dorog: sb. nauchnykh trudov [Planning the development of a regional railroad network: edited volume]. Ed. by V. S. Shvartsfel'd. Khabarovsk, DVGUPS Publ., 2015, issue 3, pp. 42-47.

9. Gapanovich V. A. Na osnove optimizatsii stoi-mosti zhiznennogo tsikla [Based on life-cycle cost optimization]. Zheleznodorozhnyj transport [Rail Transport], 2013, no. 6, pp. 26-34.

10. Ermakov V. M. Novyj podkhod k planirovaniju putevykh rabot [A new approach to planning track-work]. Zheleznodorozhnyj transport [Rail Transport], 2012, no. 10, pp. 49-50.

11. GOST R 55443-2013. Zheleznodorozhnyj put'. Nomenklatura pokazatelej nadezhnosti i funktsional'noj bezopasnosti [Functional safety and reliability rate nomenclature]. Mosco, Standartinform Publ., 2013.

12. Metodika sostavleniya raschetnoj modeli zhiznennogo tsikla kilometra zheleznodorozhnogo puti [Method for creating a prediction model for a life-cycle of a one kilometer section of a rail track]. Approved by vice president of OAO RZD V. A. Gaspanovich on October 20, 2012. (In Russian).

13. Andreev A. V. Vliyanie konstruktsii verkhnego stroeniya puti na stoimost' zhiznennogo tsikla pri ra-zlichnykh klimaticheskikh i jekspluatatsionnykh us-loviyakh [The influence of the rail track superstructure on the cost of the track's life cycle under different climatic and operational conditions]. Izvestiya Peter-burgskogo universiteta putej soobshcheniya [The St. Petersburg Transport University Bulletin]. Saint Peterburg, PGUPS Publ., 2014, issue 3, pp. 36-39.

14. Bel'tjukov V. P., Simonjuk I.A., Andreev A. V.& Sennikova A. V. Prognozirovanie i optimizatsiya zatrat - osnova planirovaniya remontov [Forecasting and optimization of costs as the basis for maintenance planning]. Put'iputevoe khozyajstvo [Rail track and track management], 2014, no. 2, pp. 16-20.

15. Bel'tjukov V. P. Razrabotka metodik prog-nozirovaniya tekhnicheskogo sostoyaniya puti, za-trat na soderzhanie puti i optimizatsii soderzhaniya puti po jekonomicheskim kriteriyam [Developing the methods for forecasting the track's technical condition, track upkeep costs and optimization of track upkeep based on economic criteria]. Put'XXI veka [The 21st Century Way]: the June 2, 2011 international workshop edited volume. Ed. by L. S. Blazhko. Sankt Peterburg, PGUPS Publ., 2012, pp. 25-33.

БЕЛЬТЮКОВ Владимир Петрович - канд. техн. наук, доцент, bw@peterlink.ru; *СИМОНЮК Иван Андреевич - канд. техн. наук, ассистент, simonyuk@mail.ru (Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I).