- Директива ЕС 2001/14/ЕО на Европейския парламент и на Съвета, за разпределяне на капацитета на железопътната инфраструктура и събиране на такси за ползване на железопътна инфраструктура и за сертифициране на безопасността [1];
- Европейски стандарт EN 14363:2005 Железопътна техника. Изпитване на подвижен състав по характеристиките за приемане и експлоатационни характеристики. Изпитване в експлоатационен режим на работа и стационарни изпитвания [2];
- Директива 2004/49/ЕО на Европейския парламент и на Съвета, относно безопасността на железопътния транспорт в Общността [3].
С тези нормативни актове се поставя въпросът за изграждане на системи за мониторинг на железопътната инфраструктура и железопътните предприятия, както и управлението на безопасността в железопътния транспорт. Внедряването на системите за контрол на влаковете в движение има за цел в реално време да се създадат условия за непрекъснато обективно наблюдение на транспортния процес. В резултат на това се постига освен обезпечаване на безопасността на превозите и предотвратяването на произшествия и инциденти. Ефективността на системите гарантират и други възможности като: намаляване на разходите за поддръжка на железопътната инфраструктура и подвижния железопътен състав (ПЖПС), осигуряване на равен достъп и капацитет до железопътната инфраструктура, събиране на реални инфраструктурни такси за ползване на железопътната инфраструктура и др. Системите за контрол на ПЖПС в движение са изключително актуални, както в научно отношение, така и в практико- приложен аспект.
Във водещи железопътни администрации – Германия, Холандия, Швеция, Австрия и др. държави- членки са внедрени системи за контрол на техническото състояние на ПЖПС ,,Check Points Systems“. Анализите и наблюденията в експлоатационен режим на системите доказват своята целесъобразност и ефективност от внедряването им в управлението на железопътните превози.
През 2000 г. в Холандия стартира изследване свързано с първо поколение системи ,,Gotcha“ с център за съхранение и управление на информацията в гр. Утрехт. Данните от позиционираните около 40 точки на железопътната инфраструктура са ориентирани предимно за контрол на колелата на ПЖПС. Ремонтната дейност на наблюдаваните влакове и возила се организира на база отчетени резултати от системите в зависимост от регистрираните дефекти по тях. Положителните резултати на системата Gotcha се изразяват в няколко направления – постоянно наблюдение на техническото състояние на ПЖПС, оптимизиране на процесите за поддръжка на ПЖПС, по дълъг ресурс на колелата, по малко разходи за ремонтна дейност, превенция в откриването на повреди в експлоатация, откриване на прегрети букси, разбалансиран товар [4].
На по късен етап, през 2005 г. е разработена второ поколение система за контрол Gotcha, като тя се позиционира в повече държави- членки. Обновената версия на системата дава допълнителни софтуерни възможности, което задоволява очакванията на инфраструктурните мениджъри. Разработения софтуер предоставя информация във вид на DC напрежение (полезен сигнал), като данните включват дефекти по колелата, статично и динамично осово натоварване и др. параметри. Обработените данни се изпращат в централен сървър до минута след преминаване на влаковия състав и могат да бъдат предоставени във вид на протокол. Регистрираната информация за всяко преминало железопътно возило се съхранява в паметта на сървъра до шест месеца. Информацията в протокола представлява три таблици, като във всяка от тях са представени различни по вид параметри и влакова информация за всяко возило. Освен посочените възможности системата Gotcha има и други възможности да генерира аларми свързани с недопустими отклонения, водещи до претоварени колела, небалансиран ПЖПС, претоварена ос в състава на влака.
Системата дава възможност да бъде прилагана за всеки маршрут и за различни типове графици за движение на влаковете в нашата страна. Измерванията на параметрите позволява да се свалят в движение със скоростта на влака за участъка. Най точни резултати системата регистрира при скорости на движение в диапазони 30 – 330 км/ ч. Точността на измерванията зависи от калибриране на системата. То се извършва с електрически локомотиви с постоянно тегло, а в неелектрифицирани участъци с мотрисни влакове, чиито тегла са предварително определени. Успоредно с това системата има възможността сама автоматично да се калибрира по отношение на открити повреди по повърхнината на търкаляне на колелата. Освен системата Gotcha в Холандия е в експлоатация и друга система ,,Quo Vadis“ [5]. Системата контролира експлоатацията на колелата на пътническите превози в страната, като регистрираните дефекти са ориентирани в три нива, в зависимост от остатъчния ресурс на ПЖПС до отстраняването му от експлоатация в диапазон от 60000 – 20000 – 5000 км.
Други европейски нормативни актове по темата са:
- Директива 91/440/ЕИО относно развитието на железниците в Общността, предоставя на железопътните предприятия определени права на достъп до международния железопътен транспорт, като тези права предполагат, че железопътната инфраструктура може да се използва от голям брой потребители [6];
- Директива 95/19/ЕО на Съвета относно разпределяне на капацитета на железопътната инфраструктура и събиране на такси за ползване на железопътната инфраструктура, която създаде широка рамка за разпределянето на капацитета на железопътната инфраструктура [7].
Съгласно цитираните директиви германските държавни железници бяха принудени да отворят железопътната инфраструктура за свободен достъп на железопътни превозвачи от други страни- членки и трети страни за превоз на пътници и товари. От своя страна това е наложило нуждата от изграждане на автоматизирани системи за контрол на националните и чужди возила, свързани с превозите на значителни по обем и интензитет товарни превози. По този начин може да се избегне претоварване на железопътната инфраструктура и договорените в национален и международен план превози ще бъдат поддържани в количествени и качествени граници. От 2001 г. на железопътната инфраструктура в Германия е монтирана измервателна система LASKA, която е със сходни показатели на системата MATILD [5]. Принципите на действие при тези системи от преминаващия товар (колелото) се поражда огъване на релсовата нишка в зависимост от силата на контактната точка и разположението на колелото по отношение на сензора.
Сензорите са изработени с такава форма, че позволяват монтаж между главата и петата на релсата. Пълната окомплектовка за измерване се състои от 12 броя сензори. Тяхното разположение е позиционирано в шест зони с дължина на участъка от 4 м. Този участък дава възможност за еволвентна развивка на едно колело. Получените резултати от измерванията се изпращат до измервателни пунктове с постоянен контрол и наблюдение. Работата на LASKA е организирана за всякакви скорости и това не налага ограничение на возилата. Регистрацията на отделни возила/ влакове се осъществява чрез транспондери, в които има предварително вградена информация. Снемането на информацията става напълно автоматично след преминаването на возила/ влакове. Снетата информация може да бъде доставена чрез интернет до потребителя и до всяка точка по необходимост. Монтираният софтуер в системата възпроизвежда съобщение за дефекти по кръга на търкаляне на колелото или регистрира предупреждения, свързани с безопасността на превозите в различни аспекти. С едни и същи набори от елементи, разположени на различни места на железопътната инфраструктура, може да се извършва пълно наблюдение на движещите се по железопътната мрежа влакове/ возила. Масивите съдържат голям набор от данни – дата, месно астрономическо време, номер на влака, дължина и маса на влака, брой оси, скорост на движение, позиция на локомотива/ те, вагоните и др. С цел да бъде отразена цялата информация специалисти от INNOtec са разработили образец на диаграма, като са я нарекли ,,Отпечатък на влака“. В обзорен вид е разположена цялата информация от измерените параметри за всеки влак/возило. Данните от диаграмите са представени в табличен вид с оцветяване на отделните клетки, като цветовете са разпределени от светли към тъмночервени тонове в зависимост от степента на нарушените норми на измерените параметри.
Аналогично както в Германия така и в Австрия под въздействието на промененото европейско законодателство за отваряне на железопътните пазари за свободно движение на пътници и товари в австрийските държавни железници започва разработването на системи за контрол на зараждащите се товарни потоци във вътрешността и транзитите. През 2002 г. са разработени и внедрени интегрирани системи за безопасност, проверка и автоматично наблюдение на влаковите състави по проекти на фирмата ,,Thales Signalling Solutions GmbH“ със съвместното участие на инфраструктурните мениджърски дружества в Австрия. През 2005 г. с продължение на тестовете и усъвършенстване потенциала на системата се осигурява възможността за получаване на информация за движещите се по железопътната мрежа влакове. За да бъде изпълнена задачата е необходимо да бъдат монтирани пет сензорни системи. Сензорните системи трябва да могат да предотвратяват произшествия инциденти и намаляване на предизвикани щети. И в двата случая сензорите трябва да могат да работят нормално при движението на влаковете със скорости до 250 км/ч и да не нарушават превозния процес на железопътната инфраструктура.
За да може превантивно да бъдат откривани неизправности по ПЖПС в движение са изградени следните системи:
- инсталации за детекция на прегряти букси и елементи от спирачната система на возилото;
- инсталации за наблюдение на кинематичния габарит – ограничителното напречно- перпендикулярно на оста на железния път в натоварено и празно състояние;
- система за детекция на пожари в ПЖПС;
- системи за генериране на аларми при дерайлиране на колоос на локомотив или вагон.
С тези системи могат да бъдат откривани превантивно разнородни повреди по ПЖПС. Например при измерване теглото на вагон/ локомотив на динамични коловозни везни, осовото натоварване може да бъде съпоставено с температурата на буксовия възел, поради факта, че по-големите осови натоварвания предизвикват повишаване на средната температура на лагерите и бързо повишаване на същата. Събраните данни се обработват в сървъра на системата. При регистрация на промени в параметрите системата генерира аларми. Алармите се отвеждат както до системата за сигнализация, така и до центъра за управление на влаковото движение за да може своевременно да бъде спряно от движение неизправното возило.
Друг от акцентите при изграждането на такъв тип системи за контрол е обезпечаването й в икономически аспект. Това позволява минимизиране на разходите по поддръжка на ПЖПС и железопътната инфраструктура, чрез постоянно наблюдение и контрол.
Системата ,,Argos“ в Австрия [5, 8] стартира с цел, както за наблюдение на техническото състояние на ПЖПС, така и за определяне на натоварването на ПЖПС и железопътната инфраструктура. За всеки преминал влак/ возило системата оценява техническото му състояние. Системата подава данни без да възпрепятства движението на влаковете, както и поддръжката на железопътната инфраструктура.
Системата ,,Argos“ предлага следните подсистеми за контрол:
- Откриване на дерайлирали вагони в състава на влака;
- Автоматично наблюдение на влаковото движение, чрез непрекъснат контрол;
- Превенция за безопасност против дерайлиране на ПЖПС с измерване в участъци с криви;
- Превенция за безопасност против дерайлиране на ПЖПС с измерване в участъци с прави;
- Измервателна крива, създадена за проверка изискванията по Европейски стандарт EN 14363:2005 Железопътна техника. Изпитване на подвижен състав по характеристиките за приемане и експлоатационни характеристики. Изпитване в експлоатационен режим на работа и стационарни изпитвания.
Сензорите се монтират в шийката на релсата за измерване на страничните сили които служат и за идентификация на разположението на контактното петно колело- релса. Сигналът генериран от сензорите се преобразува от аналогов в цифров и се обработва от специализиран софтуер, който се изпраща посредством интернет до потребители и ползватели на железопътната инфраструктура.
В системата за управление на безопасността на НК ЖИ е извършена оценка на риска на подсистемите, изследван и изразен чрез Европейски стандарт EN 50126. Рискът е сложна функция от опасности, свързани с определена система. Вероятността една опасност да резултира в нежелано събитие, последиците от което са резултантни на уязвимостите на изложените на опасност активи. Принципи за оценка на допустимостта на риска – в хода на дадена разработка се разглеждат принципи, прилагащи се в европейските страни цитирани в европейския стандарт EN 50126, а именно: ALARP (As Low As is Reasonably Practicable), GAMAB (Globalement Au Moins Aussi Bon) и MEM (Minimal Endogenous Mortality). Поради редица причини и по- голяма универсалност се предлага използването на принципа ALARP.
Европейският стандарт CENELEC EN 50126 осигурява на железопътните администрации и на индустрията, произвеждаща изделия за железопътния транспорт в целия Европейски съюз да допускат внедряването на системи, използвайки съвместен подход за управление на надеждността и безопасността.
Този Европейски стандарт се прилага систематично по време на всички фази на жизнения цикъл на железопътните приложения, за разработване на специфични изисквания на RAMS и за задоволяване изискванията на потребителите. Европейският стандарт помага за кооперирането между железопътните администрации и железопътната индустрия в многообразието на доставяните стратегии, в достигането на оптимална комбинация и икономическа ефективност на всяко железопътно приложение. Адаптирането на този Европейски стандарт поддържа принципите на Европейския Единен Пазар и облекчава Европейската железопътна оперативна съвместимост. Процесът, дефиниран чрез този Европейски стандарт, допуска бизнес- ориентирана политика, насочена към качество, производителност и безопасност. Подходът, определен в този стандарт е съвместим с приложението на изискванията за качествено управление. Концепцията RAMS изисква количествено и качествено вземане на решения, което включва размени, подобряване, избиране и обединяване на резултатите на различни инженерни отрасли. Принципът RAMS следи отблизо и наблюдава развитието на всички дейности и обединява резултатите, за да осигури най- доброто решение на всички нива на разработване. RAMS се явява характеристика на поведението на системата при продължително функциониране и се постига чрез прилагане на технически планове, процеси, инструменти и техники по време на целия жизнен цикъл на системата. RAMS по отношение на система може да бъде описана като количествена и качествена индикация за степента, при която може да се счита, че тази система, подсистема или компоненти, от които системата е съставена, функционират според спецификацията, както и са достъпни и безопасни. RAMS като част от стандарта се отнася до комбинация от ,,Надеждност, експлоатационна готовност, ремонтопригодност и безопасност“.
Подходът, който се предлага при мениджмънта на планиране, проектиране и поддръжка на осигурителната техника и телекомуникациите, включва съчетаване на RAMS, който е напълно съвместим със Системата за управление на качеството ISO 9000, както и следните инструменти за управление:
• Софтуер за програмирането;
• Система за Управление на безопасността;
• Система за Управление на околната среда
• Система за Здравословни и безопасни условия на труд;
• Система за Управление на риска при изпълнение на проект.
В съвременните условия на повишени изисквания към железопътните администрации и индустрията, произвеждаща изделия за железопътния транспорт в целия Европейски съюз, нараства необходимостта от използването на съвместен подход за управление на надеждността, готовността, ремонтопригодността и безопасността на системите през целия им жизнен цикъл на експлоатация. Комплексният подход за управление включва: оптимизиране на персонал, опростяване процеса на управление, консолидиране на броя на основните структурни единици и внедряване на нови процедури за работа в периода на преструктурирането на железопътния сектор в Р. България.
Европейските стандарти EN 50126, EN 50128 и EN 50129 са разработени от Европейския комитет за електротехническа стандартизация (CENELEC), и са част от поредица стандарти, които представляват стандартна железопътна серия оценяващи различните нива на риска в железопътните превози. Тези стандарти се прилагат както в железопътния транспорт така и в масовия градски транспорт.
Европейският стандарт EN 50126 разглежда управлението на RAMS (Надеждността, готовността, ремонтопригодността и безопасността) на осигурителните системи. Мениджмънта на RAMS е ключов управленски подход за осигуряване жизнения цикъл на системите, спомагайки за ефективна поддръжка и опазване на железопътната инфраструктура. С оглед на преструктурирането на железопътния сектор и по конкретно в Национална компания ,,Железопътна инфраструктура“ включва намаляване на персонал, опростяване на процеса на управление, консолидиране на броя на основните структурни единици, като внедрява нови технологии, гарантиращи безопасността на железопътните превози по железопътната инфраструктура.
Европейският стандарт EN 50128 регламентира системите за контрол и защита на железопътната инфраструктура. Този европейски стандарт определя процедурите и техническите изисквания за разработване на електронни системи, които се използват за контрол и управление на движението в железопътния транспорт.
Той е приложим за всички железопътни участъци, с цел осигуряване високо ниво на безопасност. Тези системи могат да бъдат реализирани в железопътната мрежата посредством специални процесори в голям мащаб, които генерират информация и я изпращат в централен сървър. От икономически и екологични съображения вложените средства оправдават използването на системите, като повишават качеството и безопасността. Този европейски стандарт се прилага и за всички програми (софтуер), използвани за разработване и внедряване на системи за защита и контрол по безопасността на железопътната система.
Европейският стандарт EN 50129 е съвкупност от системи за контрол на железопътната сигнализация и устройствата към нея и др. електронно оборудване, свързано с безопасността на железопътния транспорт, както и тестване системата за оценка на риска. Европейският стандарт EN 50129 е приложим за електронни системи, свързани с безопасността (включително подсистеми и оборудване) за железопътни сигнализационни системи. Този стандарт се прилага за спецификация, проектиране, изграждане, монтаж, експлоатация, поддръжка и удължаване на цялостни системи за сигнализация, а също и на отделни подсистеми и оборудване в рамките на цялата комплексна система.
В резултат на проведеното изследване и анализ на по- важните Европейски нормативни актове, регламентиращи приложението на мониторингови системи за контрол на техническото състояние на ПЖПС в движение на железопътната инфраструктура, както и на вече функциониращи такива системи, може да се направят следните по- важни изводи и заключения:
1. В рамките на ЕС е разработена изчерпателна, обхватна и прецизирана нормативна уредба, регламентираща изграждането и приложението на мониторингови системи за контрол на техническото състояние на ПЖПС.
2. Изградените и намиращи се в експлоатация системи притежават сходни параметри и характеристики, като констатираните минимални различия между тях се дължат преди всичко на различия в изискванията на железопътните администрации – възложители и в експлоатационните условия.
3. За нуждите на българската железопътна инфраструктура е необходимо да се разработи модел на мониторингова система, като се обосноват и аргументират принципите за определяне броя на контролните точки, тяхното местоположение по железопътната мрежа на страната, технологията на работа на системата, конкретните контролирани параметри, комуникационните канали на системата и др.;
4. При сравнително ограничения разполагаем финансов ресурс може да се счита, че е целесъобразно контролирането на минимум три основни диагностични параметъра:
- измерване на натоварването в колелата (препоръчва се да бъде реализирано на тензометричен принцип, основно заради по- високата точност на измерване, възможността за измерване с високи скорости на преминаване и по-ниската цена);
- отклонения от формата на колелата на возилата и дефекти по тях от вида „окопаване“/ „напластяване“ на бандажите – чрез специализирани сензори за измерване на ускорения в релсите, които са евтини, надеждни и точни;
- недопустими прегрявания на буксови лагерни възли и триещи елементи от влаковата спирачка – за констатиране могат да се използват термовизионни сензори с прагово задействане;
5. Българската мониторингова система трябва да бъде изградена на модулен принцип и да позволява при необходимост последващо поетапно разширяване на нейните функции, контролирани параметри и др.
Използвана литература
[1] Директива ЕС 2001/14/ЕО на Европейския парламент и на Съвета, за разпределяне на капацитета на железопътната инфраструктура и събиране на такси за ползване на железопътна инфраструктура и за сертифициране на безопасността
[2] Европейски стандарт EN 14363:2005 Железопътна техника. Изпитване на подвижен състав по характеристиките за приемане и експлоатационни характеристики. Изпитване в експлоатационен режим на работа и стационарни изпитвания
[3] Директива 2004/49/ЕО на Европейския парламент и на Съвета, относно безопасността на железопътния транспорт в Общността
[4] Ненов Н., Система за контрол на влаковете в движение, Форум “Развитие на железопътната инфраструктура чрез взаимодействие на наука, образование и практика”, София, 10 февруари 2009
[5] Василев В., Е. Димитров, Н. Ненов, Мониторингови системи за контрол на техническото състояние и натоварването на ПЖПС, Механика Транспорт Комуникации – научно списание, брой 1, 2011
[6] Директива 91/440/ЕИО относно развитието на железниците в Общността, предоставя на железопътните предприятия определени права на достъп до международния железопътен транспорт, като тези права предполагат, че железопътната инфраструктура може да се използва от голям брой потребители
[7] Директива 95/19/ЕО на Съвета относно разпределяне на капацитета на железопътната инфраструктура и събиране на такси за ползване на железопътната инфраструктура, която създаде широка рамка за разпределянето на капацитета на железопътната инфраструктура
[8] http://www.argos-systems.eu/
- Етикети: Инфраструктура
