Актуальность информатизации путевого хозяйства ВСЖД

Хоцанович Владимир Александрович

В 2001 году началось глубокое реформирование железных дорог РФ, которое затрагивает и весь комплекс процесса содержания пути.

В настоящей статье рассматривается необходимость нового взгляда на информационную инфраструктуру путевого хозяйства в связи с опасным снижением уровня безопасности и несоответствием новых подходов к ведению путевого хозяйства старым методам управления.
Несмотря на развитие научных знаний и технологий, величина ущербов от разного рода катастроф ежегодно увеличивается. Необходимость обеспечения безопасности людей не только от природной, но и от техногенной среды с каждым годом становится всё острее. Причинами этому становятся: увеличение численности населения, повышения его влияния на природную среду; рост концентрации потенциально опасных объектов промышленности, энергетики и прочих отраслей, их пространственная и технологическая связанность; преумножение тяжести последствий техногенных катастроф, синергетический эффект, часто сопутствующий им. 

Длительное время фундаментальные научные и прикладные разработки ориентировались на достижение важнейших характеристик прогресса (повышение эффективности, рост энерговооружённости, увеличение единичных мощностей, повышение скоростей, освоение новых материалов и технологий) без учёта риска возникновения аварий и катастроф. В результате экономического развития уровень антропогенных нагрузок на биосферу приблизился к критическому и грозит необратимыми последствиями для мировой цивилизации в целом. 

Особую остроту проблемы природно-технологической безопасности в России приобрели в 90-е гг. Тяжесть и негативные последствия от природно-техногенных аварий и катастроф не снизились (таблицы 1, 2), хотя объём производственной деятельности в связи с кризисом существенно сократился (2). 

Таблица 1 Относительное изменение числа природных и техногенных аварий и катастроф в России в 1991-1996 гг.

Таблица 2 Распределение техногенных аварий и катастроф по отраслям экономики России в 1990-1995 гг.

Если относительное изменение по годам числа природных катастроф не велико (до 1,4), то коэффициент нарастания техногенных аварий и катастроф за шестилетний период с 1991 по 1996 гг. резко увеличился (до 6,0) и продолжает расти (темп нарастания суммарного их числа в 3,5 раза быстрее, чем для природных). На сегодняшний день средний уровень индивидуального риска для населения России на два порядка превышает допустимый уровень, принятый в развитых странах мира.(3)

Резкое снижение финансирования промышленности стало причиной быстрого нарастания удельного веса изношенного оборудования, невыполнения программ ремонта и планов его модернизации, недостаточного уровня трудовой и технологической дисциплины, слабого развития систем мониторинга и диагностики состояния опасных производств. Выработка проектного ресурса основных фондов Российской промышленности и транспорта в настоящее время достигла 40-60%, а ряд важнейших объектов энергетики, нефте-газо-химии, транспорта, строительного комплекса работает за пределами проектного ресурса. Риск аварий и катастроф при их дальнейшей эксплуатации резко возрастает. Смена форм собственности на потенциально опасных объектах и производствах, влечёт, как правило, установку приоритетов экономических показателей хозяйственной деятельности перед показателями безопасности, ослабление государственного управления риском аварий.
По многочисленным прогнозам 2003 год будет для России самым тяжелым: выплаты по внешним долгам превысят реальные возможности бюджета, изношенное оборудование, в большинстве случаев, работающее еще с советских времен выйдет из строя, что возможно приведёт к экологическим и техногенным катастрофам. (7) 

Предотвращение такого развития событий имеет федеральное значение. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 мая 1997 г. № 678-р была принята программа "Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2005 года". Ею предусмотрено создание единой государственной системы мониторинга и прогнозирования состояния экологических и технологических систем для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

В отношении безопасности и надёжности особое внимание должно быть уделено железнодорожному транспорту, значение которого с учётом географических особенностей России невозможно переоценить. В общей транспортной системе страны в 2001 г. на железные дороги приходится 80,3% грузовых и 44% пассажирских перевозок. Такая ситуация, по мнению специалистов, сохранится в обозримом будущем. Железнодорожный транспорт является неотъемлемой частью экономического комплекса России. Все возникающие отрицательные экономические явления немедленно отражаются на его работе. Упадок промышленности и социально-экономический кризис последних 12 лет стал причиной уменьшения грузопотока, пассажиропотока, катастрофического снижения инвестиций в отрасль. Изношенность основных фондов и производственных мощностей вместе с сокращением объёма капитальных ремонтов неминуемо ведут к увеличению аварий и катастроф. По данным МПС на 1999 год 62% инженерных сооружений, находящихся в эксплуатации, не соответствуют современным нормативным требованиям, износ основных фондов составлял 52%. Особое беспокойство вызывают мосты с пролетными строениями, построенные по расчетным нормам 1884, 1886 и 1907 годов, которые более чем в два раза превысили нормативный срок службы. Волнует 
плохое состояние земляного полотна, 11,1% протяжённости которого по официальным данным составляют "больные" места, а по экспертной оценке - до 20% [4].

Перспектива безопасности движения на Восточно-Сибирской железной дороге так же вызывает опасения. Шпальное хозяйство находится в бедственном положении - с 1975 года по 2000 год при всех видах ремонта в путь укладывалось до 600 тыс. старогодных шпал (даже новые шпалы мягких пород требуют обновления при минимальной грузонапряжённости через 15 лет). Имеет место значительное загрязнение балласта и истощение резервов подъёмки пути, что существенно снижает эффективность применения машин при его выправке. Сложилась критическая ситуация с мостами, толщина балласта на которых выросла с допустимых 25-60 см до 150, значительно понизив их несущую способность. 

Рис. 3. Относительные объёмы ремонтов на 1 млрд.тонно-км брутто.

Причиной всему стала систематическая подъёмка рельсошпальной решётки, которой обеспечивалась стабильность пути, недостижимая очисткой балластной призмы щебёноочистительными машинами в период "окон" из-за неглубокого захвата (около 25 см). При относительно непродолжительном времени, отводившемся на ремонт в течение последних 30 лет, усиливать основную площадку земляного полотна и очищать щебень на всю глубину балластной призмы практически не представлялось возможности. 
Начиная с 1989 года, прослеживается ежегодное падение объемов капитального ремонта с 452 км до 216 км в год. Объемы подъемочного ремонта пути с 450 км упали до 100 км. Как следствие, каждый год шло накопление километров, требующих определенного вида ремонта.

Последние годы на дороге идет рост грузонапряженности, которая составила 7,5% к уровню прошлого года, что ведет к сокращению межремонтных сроков и росту количества просроченных километров. Согласно произведенному анализу по состоянию на январь 2002 года количество просроченных километров капитальным ремонтом составляет 27%, средним ремонтом - 44%. При существующих объемах капитального ремонта количество километров с просроченным капитальным ремонтом пути составит на 2005 год 40% от общей длинны, в 2010 году - 67%.

На начало 2001 года на дороге имелось 1325 шт. больных мест земляного полотна, протяженность которых составляла 11,5% от эксплуатационной длины дороги. Требуют капитального ремонта 20% водоотводных сооружений. 

Низкий уровень браков в работе (рис. 1, 2), связан прежде всего с "заделом" по выполнению ремонтов образовавшемуся вследствие неравномерности падения грузонапряжённости и объёмов ремонтов, благодаря которому был остановлен шквал браков в работе путевого хозяйства (1994-1996 гг.), вызванный регулярным снижением с 1987 г. объёмов ремонтов и увеличением загрузки вагонов. Проиллюстрировать ситуацию можно с помощью интегрального показателя приведенного объема ремонтов на год (ПОР) (1) (рис.3). Вычисляется ПОР как средневзвешенная сумма относительных объёмов капитального, среднего и подъёмочного ремонтов, веса ремонтов соответственно: 1; 0,65; 0,35. ПОР имеет разную инерционность влияния на различные эксплуатационные показатели работы пути: по скорости примерно 4 года; по бальности - 1-2 года; по предупреждениям - 2-3 года. 
Сопоставляя статистику браков и ПОР, легко предположить скорое ухудшение ситуации, в первую очередь бальности, предупреждений, а возможно и крушений. Как видно подход к планированию ремонтов и текущего содержания пути должен быть в кратчайшие сроки радикально изменён.

Действующее Положение о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации (5), а также другие нормативно-технические документы и распоряжения вводимые с 1994 г. в своей основе базируются на планировании производства paбот исходя из фактического состояния элементов пути. Основная цель перехода к планированию на основании данного критерия состоит в обеспечении рационального использования имеющихся ресурсов, то есть, в разработке ресурсосберегающей системы ведения путевого хозяйства.
Назначение ремонтов предполагает, "гибкую" основу - от фактического технического состояния, основываясь на соблюдении определенных нормативов по срокам проведения усиленного капитального или капитального ремонтов пути.

Однако, на практике производства капитальных и промежуточных ремонтов пути фактические объемы и сроки производства ремонтных работ имеют существенные отличия от объемов и сроков, которые предполагаются для системы в соответствии с Техническими условиями (6).

Происходит это из-за большого разнообразия факторов действующих как на путь, так и на само принятие решений о его ремонте. Для повышения эффективности его содержания и назначения ремонтов необходим более полный учёт уникальной информации о состоянии конкретных участков, позволяющий с высокой точностью прогнозировать их динамику. Из этого следует объективная необходимость информатизации и автоматизации процесса планирования. Всесторонний многофакторный анализ каждого ремонтируемого участка без внедрения информационных технологий невозможен. Особенно актуален вопрос оптимизации процесса планирования на ВСЖД в связи с дефицитом средств и предстоящем увеличением дефектности пути. 
Система прогнозирования существенно повысит надёжность и уровень безопасности работы пути и железной дороги в целом. . Подобные системы уже получили распространение в мире: Railgraph, TDSS в США, Tracs в Нидерландах, TMS в Канаде, Ecotrack в Европе (8). 

Самой яркой из них является экспертная система Ecotrack (Economical Track), разработанная ERRI (European Rail Research Institute). В её разработке принимало участие 26 железных дорог стран Европы. Как показывает опыт, автоматизированная система планирования путевых ремонтных работ, основанная на накоплении и анализе данных, значительно расширила возможности исследования существующих зависимостей между внешней средой, поездной нагрузкой и верхним строением пути, чем позволила снизить ежегодные расходы на содержание пути на 5-15%, окупив инвестиции в свою разработку уже на стадии внедрения. В России подобные технологии в путевом хозяйстве железных дорог до сих пор ещё не финансировались, отчасти, по причинам психологического и политического свойства. В современной ситуации в потоке общих преобразований, возникла настоятельная необходимость их внедрения и развития.

Литература

1. Семёнов В.Т., Карпущенко Н.И.. Состояние и перспективы развития путевого хозяйства. - Новосибирск: СибСГУПС, 2000 - 245с.

2. Каптюг В.А., Матросов В.М., Левашов В.К. Новая парадигма развития России. - М.: Academia, 2000 - 760 с.

3. Степкин А.А. Экологическая безопасность - бег к катастрофе // Национальная безопасность-2001- № 2.

4. Ермаков В.М. Путевое хозяйство накануне реформирования //Путь и путевое хозяйство-2002- № 3.

5. Постановление расширенного заседания Коллегии Министерства путей сообщения Российской Федерации от 14 марта 2001 г.

6. Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути /МПС России. М.: Транспорт, 1998 - 188с.

7. Головин О.С. Вопрос в лоб Герману Грефу // Завтра - 2002-№3(453).

8. Jovanovic S., Pearce M.// ECOTRACK: An overview of the System's Functionality and Implementation to Date, AREMA (American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association) 2000 Annual Conference, September 10-13, 2000, Dallas, Texas, USA