Развитие автоматизированных систем контроля состояния бесстыкового пути

В августовском номере журнала «Путь и путевое хозяйство» №8, 2025 вышла статья «Развитие автоматизированных систем контроля состояния бесстыкового пути», начальника отдела, Дирекция диагностики и мониторинга инфраструктуры ОАО «РЖД» Валова А.А.

Говоря об автоматизированных системах контроля состояния бесстыкового пути, в первую очередь необходимо определить основные факторы, которые оказывают влияние на их развитие, а именно: 

• сама конструкция пути, которая «вынуждает» оценивать его работу через набор параметров, потому что напрямую измерить уровень напряжений в плетях довольно трудно и затратно; 
• разработанная и утвержденная нормативная документация, определяющая алгоритм оценки; 
• возможности мобильных средств диагностики как источника информации о состоянии пути; 
• характеристики систем передачи, обработки и хранения данных, без которых невозможна автоматизированная оценка. 

Все, наверное, помнят 20 мая 2014 г., когда по причине выброса на перегоне Нара—Бекасово произошел сход поезда с человеческими жертвами. Это и был тот самый «вызов» со стороны бесстыкового пути, после которого уже невозможно было анализировать его работу как раньше.

Для автоматизации оценки бесстыкового пути была разработана методика, утвержденная Распоряжением от 25 декабря 2014 г. No 3120р. Данная методика распространялась только на четыре пилотные дороги (Московскую, Северо-Кавказскую, Западно-Сибирскую и Дальневосточную). Измерять параметры бесстыкового пути могли лишь самые современные на тот момент мобильные диагностические комплексы «ЭРА» и «ИНТЕГРАЛ». Расчет коэффициентов при этом проходил практически в ручном режиме, данные с вагонов передавали в основном через физические носители, и пользователи обрабатывали информацию на рабочих местах.

Постепенно увеличивалось количество мобильных средств диагностики, оборудованных средствами контроля параметров бесстыкового пути, совершенствовались методические инструменты расчета. Распоряжением от 17 октября 2017 г. №2115р были утверждены Методика расчета и Регламент автоматизированного контроля бесстыкового пути с охватом всего полигона дорог. Методика практически в неизменном виде действует и до настоящего времени. Автоматизированная оценка все еще подразумевала передачу данных для расчета на рабочие места пользователей.

К 2021 г. уже 60 средств оценивали бесстыковой путь по всем параметрам, автоматизированные системы стали позволять передавать и обрабатывать бо́льший объем информации, в результате 14 мая 2021 г. был утвержден новый Регламент автоматизированной оценки бесстыкового пути, который стал охватывать средства диагностики всех производителей. Благодаря регламенту минимизировано влияние «человеческого фактора». Оператор обрабатывает результаты контроля в программном обеспечении и зашифрованные данные загружает в систему, которая рассчитывает и выдает необходимую информацию. Результаты оценки бесстыкового пути доступны в различных формах на всех уровнях управления.

Отдельно следует остановиться на факторах, влияющих на устойчивость бесстыкового пути, которые можно фиксировать мобильными средствами путеизмерения и учитывать в расчете с помощью коэффициентов.

Первая группа — факторы, характеризующие наличие температурных напряжений в рельсовых плетях, к которым относятся угон плетей (коэффициент К_уг) и состояние бесстыкового пути в плане (коэффициент К_пл).

Ко второй группе относятся факторы, определяющие удерживающие свойства рельсошпальной решетки, а именно состояние рельсовых скреплений (коэффициент К_скр), неподбитые и отрясенные шпалы (коэффициент К_неп._шп), состояние плеча балластной призмы (коэффициент К_бал.пр), заполнение шпальных ящиков (коэффициент К_зап.ящ).

Данные для расчета указанных выше коэффициентов фиксируют следующие три системы контроля: 

• фотовидеофиксации — К_уг; 
• контроля геометрии рельсовой колеи — К_пл, К_скр, К_неп.шп;
• контроля очертаний верхнего строения пути — К_бал.пр, К_зап.ящ. 

Согласно Методики с учетом применения ряда масштабных и весовых коэффициентов рассчитывается комплексный коэффициент предотказного состояния бесстыкового пути. На основании расчета принимается решение о дальнейшей эксплуатации бесстыкового пути, в том числе закрытии движения, ограничении скорости, закреплении, разрядке и т. д.

Развитие и совершенствование автоматизированной системы контроля бесстыкового пути продолжалось и в 2021–2024 гг. Так, принимая во внимание проблемы при определении К_пл, связанные с разными производителями средств диагностики, была разработана единая методика расчета кривизны. Исключить ложную оценку пикетов в местах временного восстановления плетей позволило изменение порядка учета сдвижек маячных меток. Для повышения корректности оценки пути в местах отступлений в плане изменен порядок назначения К_пл. Для контроля качества устранения отступлений реализованы ведомости учета повторов и роста комплексного коэффициента.

Продолжается работа, направленная на увеличение количества средств диагностики, оборудованных всеми тремя системами контроля предотказного состояния бесстыкового пути. На начало 2024 г. таких средств было уже 71, в 2024 г. еще девять единиц оборудовано сканерами верхнего строения пути (рис. 1).

Применение фотовидеофиксации позволяет измерять длину рельсов. Возможности использования ее для контроля бесстыкового пути активно изучаются. Конечно, точность измерения при установленных скоростях движения (до 140 км/ч) пока еще недостаточна, но на сети уже имеется 20 единиц средств с точностью ±10 мм (рис. 2).

Учитывая расширение номенклатуры контролируемых параметров и повышение их точности, а также необходимость оценки бесстыкового пути в зимний период, в 2024 г. в системе учета и мониторинга состояния бесстыкового пути реализована предразрывная оценка болтового стыка.

Для удобства восприятия и анализа изменения состояния стыков, плетей и рельсов уравнительных пролетов, мест временного восстановления использованы соответствующие схемы и ведомости.

Для исключения зависимости от некачественных паспортных данных о наличии плетей, а также оценки участков звеньевого пути, имеющих в период высоких температур нулевые зазоры, в систему внесена информация об указанных участках.

Систему автоматизированной оценки бесстыкового пути планируется развивать по следующим основным направлениям:

• необходимо учитывать выявленные факты несвоевременной замены рельсов на удлиненные в местах уравнительных пролетов или мест временного восстановления;
• принимая во внимание рост достоверности измерений длин рельсов, стыковых зазоров и состояния балластной призмы, следует пересмотреть значения весовых и масштабных коэффициентов при определении итогового результата;
• при работе путевых машин вне оптимальной температуры закрепления должен быть проведен расчет изменения температуры закрепления на основании данных программного задания;
• необходимо реализовать прогноз состояния бесстыкового пути при изменении температуры по сравнению с температурой во время прохода средства диагностики;
• при производстве работ вне оптимальной температуры закрепления по краткосрочному, временному и окончательному восстановлению целостности плети, замене рельсов должны быть применены дополнительные коэффициенты при расчете.

Говоря о совершенствовании программного обеспечения, нельзя не остановиться на высокой трудоемкости обработки данных положения рисок на маячных шпалах. Здесь необходимо повысить степень автоматизации.

До настоящего времени информация, полученная мобильными средствами диагностики, передается, как правило, на стоянках. Разница во времени от проезда до поступления данных в систему иногда довольно значительна. Одно из решений данной проблемы — использование беспроводных видов связи.

Учитывая уже упомянутую выше недостаточную точность измерения длин рельсов, а также позиционирования мобильных средств диагностики, необходимо улучшить характеристики средств измерений и модифицировать программное обеспечение. Все вышесказанное потребует увеличения мощностей систем хранения, передачи и обработки данных.