Компьютерные технологии и моделирование при проектировании реконструкции железных дорог

Результативность инвестиционных проектов в большей степени зависит от решений принимаемых при выполнении проектно-изыскательских работ.

Ранее пользовались нормами, которые обычно давались в определенных пределах. Но то, что план и профиль оказывают на поезд силовое воздействие, в нормах не указывалось.

Сокращение трудозатрат и сроков разработки проектно-сметной документации достигается за счет применения новых технических средств изысканий и систем автоматизации проектных работ (САПР).

Повышение качества проектных решений и снижение затрат труда особенно заметно при использовании современных информационных технологий, в частности: геоинформационных систем (ГИС), цифровых моделей местности (ЦММ). Они широко применяются при проектировании, строительстве и эксплуатации железнодорожных и автомобильных дорог. Исследования по разработке методов решения отдельных задач проектирования железных дорог на новой информационной базе ведутся в университетах путей сообщения и в проектных организациях РФ. Однако комплексной САПР, работающий на основе ЦММ для железных дорог, в настоящее полностью не разработан. Поэтому сейчас актуально адаптировать имеющиеся программные обеспечения к задачам проектирования железных дорог с использованием ЦММ, создания на их основе САПР и разработки метода выполнения проектных работ на новой информационной базе. Решение этой проблемы требует проведения многогранных исследований.

С появлением ПЭВМ с помощью технологических линий проектирования стали разрабатываться автоматизированные рабочие места (АРМ), но по ряду причин рассматриваемые задачи не получили комплексного решения в виде САПР.

Рассмотрим краткие характеристики наиболее распространенных программных продуктов.

«Топоматик Robur» – программный комплекс для автоматизированного проектирования транспортных сооружений. Сертификат Госстандарта России № РОСС RU.СП15.Н00014. Включает программы: «Robur – автомобильные дороги» (Robur-road); «Robur – геодезия»; «Robur – железные дороги» (Robur-rail); «Robur – дорожная одежда».

«Robur – железные дороги» – это совместная разработка научно-производственной фирмы «Топоматик» и Проектно-изыскательского института «Ленгипротранс».

Пакет для проектирования железных дорог Robur-rail включает в себя модули по геометрическому проектированию плана, продольного и поперечного профилей, модули выправки плана и расчета плана линии. Может быть использован при проектировании как для новой железной дороги, так и для реконструируемой; проектирование учитывает существующие нормы. Так, в Robur-rail 2.3 используются модули: геодезия, формирование планшетов, геология, визуализация и динамическое трассирование. Последние две функции удобны для визуального представления (рис. 9.1) и обоснования инвестиций при вариантном проектировании [1].

Этот комплекс совсем недавно появился для проектирования железных дорог. Он в настоящее время находится в стадии адаптации к применению в проектных организациях.

GeoniCS – программный комплекс для автоматизированного проектирования транспортных сооружений: «GeoniCS Топоплан – геомодель – генплан – сети – трассы»; «GeoniCS Изыскания»; «GeoniCS Желдор»; «GeoniCS Инженерная геология» [2].

Функциональные возможности «GeoniCS Желдор» включают поддержку принятия проектных решений при проектировании новых путей, реконструкции и капитальном ремонте существующих железных дорог.

Проектирование основано на пространственном моделировании объектов местности, проекта, а также их взаимосвязей. Объекты (геоны) характеризуются их представлением в модели, взаимодействием с другими объектами, оформлением и поведением. Модель динамическая: при изменении параметров объекта она автоматически перестраивается – это позволяет реализовать многовариантное проектирование и находить наилучшие решения.

Структура программы разбивает весь технологический процесс на логические блоки: «Трасса» (план); «Выправка»; «Профиль»; «Поперечники» (сечения); «3D-модель» (коридор); «Проектная документация и экспорт данных».

В функционал «GeoniCS Желдор» включены инструменты автоматического расчета объемов насыпей и выемок – как для целого коридора, так и для ограниченного контура (по пикетам, участкам и т.д.) [3].

«Kaprem» – программный комплекс, разработанный в Проектно-изыскательском институте «Иркутскжелдорпроект», предназначен для выполнения полного цикла проектирования капитального ремонта железнодорожного пути, а также изыскательских работ, связанных с содержанием пути.

«Kaprem» позволяет решать следующие задачи: проектирование плана линии (расчет параметров элементов плана с учетом скорости движения поездов); проектирование продольного профиля пути и спрямление (расчет элементов профиля, параметров вертикальных кривых); проектирование поперечных профилей (расчет проектного земполотна, балластной призмы, кюветов и нагорных канав); расчет плана раскладки плетей бесстыкового пути (обработка высокоточного промера, расчет плетей, расчет укорочений); построение чертежей планов пути, продольных и поперечных профилей, планов раскладки плетей бесстыкового пути; подготовка ведомостей; импорт и экспорт данных в/из проектов Kaprem (импорт данных в форматах САПР, XML и Kaprem Survey (Slavia), а также экспорт в CSV, САПР (только поперечные профили) и XML).

В качестве источников данных для программного комплекса Kaprem может использоваться современное оборудование, например, электронный тахеометр и GPS приемник.

Кроме того, «Kaprem» поддерживает традиционные способы съемки, что позволяет безболезненно перейти к новым технологиям [4].

Рассмотрим некоторые программы, используемые для проектирования автомобильных дорог, и программы комплексного проектирования, так как именно они стали основоположниками используемых программ для проектирования железных дорог: Robur-road, Credo, Plateia, GEO+CAD, AutoCAD Civil 3D, IndorCAD, Pythagoras, LISCAD, MX ROAD, GIP, Intergraph, Bentley, Consistent Software.

CREDO – это комплекс, состоящий из нескольких крупных систем и ряда дополнительных задач, объединенных в единую технологическую линию обработки информации в процессе создания различных объектов от производства изысканий и проектирования до эксплуатации объекта. Каждая из систем комплекса позволяет не только автоматизировать обработку информации в различных областях (инженерно-геодезические, инженерно-геологические изыскания, проектирование и другие), но и дополнить своими данными единое информационное пространство, описывающее исходное состояние территории (модели рельефа, ситуации, геологического строения) и проектные решения создаваемого объекта.

Для сохранения у пользователей сложившейся технологии обмена данными в цепочке «изыскания – проектирование – строительство – эксплуатация», выпускается одновременно четыре многофункциональных продукта. Это стало возможным благодаря разработке новых продуктов на единой информационно-инструментальной платформе CREDO III [5].

Программный комплекс CREDO (CREDO DAT, CREDO MIX, CAD CREDO, TRANSFORM, МОРФОСТВОР) первоначально был предназначен для решения задач проектирования автомобильных дорог. Однако, с его помощью возможно также решать большую часть задач проектирования новых железных дорог, проектирование же реконструкции существующих железных дорог вызывает проблемы. И тем не менее, все перечисленные недостатки с избытком окупаются возможностью комплексного проектирования: от сбора и обработки данных полевых изысканий до разработки всех разделов проекта с выдачей документации.

В качестве исходных данных для создания проекта железной дороги в CREDO могут использоваться как непосредственные материалы полевых технических изысканий, так и готовый картографический материал.

В первом случае используется подсистема CREDO DAT для автоматизации расчетной части инженерно-геодезических работ, обеспечивая:

ввод данных полевых измерений из традиционных ведомостей и журналов;

импорт данных из файлов, полученных с электронных регистраторов и GPS-систем, текстовых файлов;

обработку измерений и строгое уравнивание геодезических сетей;

обработку наземной тахеометрической съемки;

экспорт результатов обработки в текстовые и графические файлы;

составление продольных и поперечных профилей по «черным» отметкам.

Во втором случае используется подсистема CREDO MIX (CREDO T ER) для создания и инженерного использования крупномасштабных планов в виде цифровой модели местности, при этом обеспечивается:

- импорт результатов линейных изысканий;

- обработка результатов дигитализация сканированных картографических материалов;

- создание, отображение, использования цифровых моделей рельефа и ситуации;

- создание «твердых копий» плана в листах или планшетах.

Как в первом, так и во втором случае, итогом является цифровая модель местности (ЦММ) проектирования, как основа для проектирования.

Исходными данными к проектированию являются также технические параметры проектируемой железной дороги.

Процесс проектирования включает в себя следующие этапы:

- укладка на ЦММ по заданному направлению структурной линии с определенным уклоном (линия «нулевых работ»);

- укладка трассы с параметрами плана согласно категории проектируемой железной дороги;

- экспорт трассы в подсистему CAD CREDO;

- проектирование продольного профиля и поперечных профилей земляного полотна согласно категории проектируемой железной дороги и геологии;

- определение расчетного расхода и объема поверхностного стока заданной вероятности превышения для водосборных бассейнов малой площади;

- подбор типов и отверстий ИССО;

- определение расчетного расхода и объема стока заданной вероятности превышения для больших рек (подсистема ГИДРОСТВОР);

- проектирование продольного водоотвода с выбором типа укрепления;

- определение объемов земляных работ, площадь полосы отвода земли;

- формирование ведомостей плана линии, ИССО;

- формирование чертежей плана трассы, продольного профиля, поперечных профилей.

Результаты проектирования сохраняются на соответствующем файле в электронном виде, а также могут быть распечатаны на бумажном носителе (как ведомости, так и все упомянутые чертежи). Для вывода на печать чертежей плана, продольного профиля, поперечников земляного полотна используется программный продукт AutoCAD.

ROBUR-RAIL – программный продукт, адаптированный к задачам проектирования новых железнодорожных линий и реконструкции существующих железных дорог. Заложенный принцип комплексного проектирования позволяет при помощи ROBUR выполнять все основные этапы проектных работ: от сбора и обработки данных полевых изысканий до разработки всех разделов проекта с выдачей документации.

Функциональные возможности ROBUR:

- создание цифровой модели рельефа;

- проектирование плана трассы железной дороги

- проектирование продольного профиля новой и реконструируемой железной дороги;

- проектирование поперечных профилей новой и реконструируемой железной дороги;

- подсчет объемов работ земляного полотна и верхнего строения пути;

- выправка плана (рихтовки).

Состав программы:

- цифровая модель рельефа (работа с поверхностями);

- редактор ситуации;

- трассирование (план трассы);

- проектирование продольного и поперечных профилей новой и реконструируемой ж.д.;

- выправка плана (рихтовки);

- экспорт и импорт данных;

- модуль оформления планшетов.

ROBUR-CULVERT – программный продукт, предусматривающий проектирование более 250-ти видов искусственных сооружений с привязкой к типовым конструкциям, применяемых для водоотвода, с различными типами фундаментов, оголовков, расходов и укреплений русел и откосов насыпи для всех видов грунтов основания и различных высот насыпи над проектируемым сооружением.

Может использоваться как автономная программа, так и в составе программного комплекса Топоматик Robur. При использовании в составе Топоматик Robur возможна автоматизированная укладка трубы по цифровой модели рельефа и проектной поверхности проектируемой дороги.

Функциональные возможности:

- автоматизированное проектирование труб и малых мостов на линейных трассах и в генеральных планах площадок.

- автоматизированная посадка трубы на рельеф с использованием цифровой модели рельефа.

- минимизирование объемов основных работ и используемых материалов (сборного железобетона, арматуры, гидроизоляции).

- рациональная раскладка звеньев труб с привязкой к профилю земляного полотна.

- возможность производить укладку трубы в плане и профиле по различным критериям.

- возможность производить подсчет реальных объемов земли.

- диагностика ошибочных проектных решений в соответствии с действующими дорожными нормами проектирования.

- выполнение подсчетов всех необходимых координат и отметок.

Выходные документы:

- чертеж профиля трубы;

- чертеж плана трубы;

- чертеж фасада конструкции в плане и в профиле;

- чертеж разреза средней части конструкции;

- таблицы объемов работ;

- таблицы основных показателей (отметки и длины, данные гидравлического расчета);

- таблицы спецификации блоков;

- таблицы площадей и объемов укрепительных работ.

Автоматизация задачи проектирования реконструкции продольного профиля существующей железной дороги нашла свое отражения в программе «Профиль».

Данная программа широко используется в проектных институтах «Желдорпроекта» и позволяет вести обучение студентов в условиях максимально приближенных к реальному проектированию.

Исходными данными являются результаты инженерно-геодезических и инженерно-геологических работ по обследованию участка существующей железнодорожной линии:

- отметки головок рельсов по базисному и небазисному пути;

- отметки земли;

- пикетаж и типо-размеры искусственных сооружений, сигнальных знаков, стрелочных переводов и прочее;

- тип и толщина балластных слоев попикетно;

- размещение опор контактной сети, высота контактного провода;

- результаты расчета кривых по базисному и небазисному пути;

- тип и толщина запроектированного разделительного слоя (по результатам теплофизических расчетов);

- величина запроектированной вырезки балластного слоя.

Набор исходных данных корректируется в зависимости от типа предполагаемых работ: капитальный ремонт однопутной железной дороги, капитальный ремонт многопутной железной дороги, натурная проверка продольного профиля.

Программа «Профиль» позволяет проектировать элементы реконструируемого продольного профиля с учетом необходимой толщины балластного слоя под шпалой, соблюдения нормативов проектирования по длине элемента, допускаемой разности сопрягаемых уклонов, наличия вертикальной кривой, допускаемой разности отметок головок рельсов по базисному и небазисному путям.

В результате работы в программе «Профиль результаты проектирования реконструкции участка новой железной дороги сохраняются на соответствующем файле в электронном виде, а также могут быть распечатаны на бумажном носителе. Для вывода на печать чертежа продольного профиля используется программный продукт AutoCAD.

«GEO+CAD» – это программный комплекс представляет собой открытый набор совместимых программных продуктов для платформы AutoCAD, предназначенных для решения задач инженерных изысканий, геоинженерного проектирования и ГИС инженерного назначения [6].

PLATEIA – программа предназначена для разработки проектов строительства, реконструкции, ремонта автомобильных дорог и городских улиц всех технических категорий. Российская версия PLATEIA разработана с учетом двух основных нормативных документов: СНиП 2.05.02 – 85 «Автомобильные дороги» и ГОСТ Р21.1701 – 97 «Правила выполнения рабочей документации автомобильных дорог».

Программный комплекс PLATEIA состоит из пяти модулей: «Местность», «Оси», «Продольные профили», «Поперечные сечения», «Транспорт». В последнем модуле реализованы возможности моделирования процессов движения автотранспорта [7].

AutoCAD Civil 3D 2009 – это программа нового поколения, базирующаяся на платформе AutoCAD 2009 и предназначенная для землеустроителей, проектировщиков автомобильных дорог, генплана, проектировщиков линейных сооружений. Ключевой особенностью программы является интеллектуальная связь между объектами, позволяющая динамически обновлять все связанные объекты при внесении изменений в результаты изысканий или проектные решения. Области применения: проектирование генеральных планов, земельный кадастр, проектирование дорог, ландшафтное проектирование и благоустройство, геодезия, трубопроводные канализационные сети, охрана окружающей среды.

В новой версии программы появилась возможность компоновать чертежи проекта, реализован также удобный интерфейс для подбора нужного представления сводки планов [8].

IndorCAD – это системы автоматизированного проектирования предназначенные для линейных объектов, генеральных планов и землеустройства; они интегрируют возможности обработки материалов геодезических изысканий, построения и обработки цифровых моделей местности, трассирования линейных объектов, проектирование рельефа, насыпей и выемок произвольной сложности, автомобильных дорог, зданий, инженерных сетей и прочей инфраструктуры. IndorCAD – это: система проектирования автомобильных дорог (IndorCAD/Road); комплексное решение для эксплуатации электрических сетей (IndorPower); подготовка топопланов (IndorCAD/Topo); проектирование генеральных планов (IndorCAD/Site); составление лоцманских карт (IndorCAD/River).

Результаты проектирования дороги в САПР IndorCAD/Road могут быть переданы в информационную систему. Туда же могут поступить результаты исполнительной съемки. Эта информационная система отображает спроектированные и реальные дороги на плане местности с использованием ГИС IndorGIS [9].

Pythagoras – программа позволяет быстро и эффективно обрабатывать данные полевых измерений, проектировать, создавать чертежи, выполнять различные измерения и расчеты, вычислять объемы выемки/насыпи, разрабатывать модули автоматизации, производить контроль исполнительной съемки и выводить готовую документацию на печать. Чертежные возможности программы позволяют вычерчивать практически любые графические объекты.

Программа поддерживает работу со связными и несвязными таблицами. Все поля в таблицах могут быть проиндексированы, позволяя выполнять быстрые запросы, анализы и создание отчетов. Можно получать доступ к внешним базам данных, используя встроенный интерпретатор Pythagoras VBA и драйвер ODBC [10].

LISCAD – это программное обеспечение предназначенное для геодезистов и изыскателей; её основные функции: ввод и вывод данных, обмен данными с не менее чем 40 различными типами приборов. Возможен обмен данными с другими программными системами, включая AutoCAD DWG/DXF и Microstation DGN; вычисления (COGO), создание, редактирование и работа с точками, линиями, сплайнами, полигонами, текстом и трассами; уравнивание линейно-угловых сетей любой конфигурации, импорт данных из полевого файла или ввод вручную; вычисление объемов, ограниченных двумя поверхностями, расчет объемов выемок и насыпей; построение продольных и поперечных профилей, полный набор данных для вывода в CAD; преобразование координат из одной системы в другую.

Редактор ресурсов LISCAD Plus – прикладная программа, позволяющая создавать и редактировать ресурсы для использования в других программах (модулях) LISCAD.

Leica LISCAD CAD – это система автоматизированного проектирования LISCAD – чрезвычайно мощная и одновременно простая в освоении автоматизированная система черчения, специально разработанная для применения при изысканиях и картографировании. Предназначена для окончательного оформления и подготовки планов и профилей к печати. Поддерживает импорт-экспорт в форматах DXF и DGN. Обеспечивает удобный интерфейс для редактирования информации на экране монитора, представленной в графическом виде [11].

Талка – это программный комплекс предназначен для создания (на основе космических и аэрофотосъемочных материалов) разнообразных ГИС-данных. В состав комплекса входят программные обеспечения: «ЦФС-Талка», «Талка-космос», «Талка-TSP», «Талка-КПК», «Талка-ГИС». Выходная продукция «Талки»: фотосхемы, фотопланы, ортофотопланы; цифровые модели рельефа в виде горизонталей, матрицы высот, треугольников (TIN); электронные карты и планы [12].

Все перечисленные программы позволяют запроектировать объект (железнодорожный путь) с точки зрения его взаимоположение с учетом рельефа, гидрографии, геологии и ситуации. Проектировщик использует существующие нормы проектирования: СНиПы, СТНЦ и т.п. Эти нормы обобщают опыт и научные достижения применительно к каким-то осредненным проектным условиям. Соблюдение норм гарантирует применительно к железнодорожному пути выполнения критериев:

1) безопасности (габаритов и );

2) плавности: и др.

где – скорость, –время, – ускорение поезда.

Соблюдение норм проектирования в ряде случаев приводит к большим запасам, что удорожает проект.

Моделирование движения поезда по запроектированному профилю и плану позволило бы выявить силовые взаимодействия, обусловленные геометрией трассы, что позволило бы создать более экономичные проекты по сравнению с «нормативными» решениями.

Широкое применение для синтеза уравнений движения в символьной форме нашли универсальные системы: «Adams», «Reduce», «Neweul», «Medyna», «Dads», «LINDA», «Nubemm», «Unigraphics NX», «Solid Edge», «ProEngineer».

В России разработан программный комплекс «Универсальный механизм» (UM). Программный комплекс предназначен для моделирования динамики и кинематики плоских и пространственных механических систем.

UM включает в себя специализированный модуль для моделирования динамики железнодорожных экипажей: локомотивов, пассажирских и грузовых вагонов, путевых машин. Моделирование производится во временной области, то есть в зависимости от времени. С помощью UM можно создавать параметрические модели: задавать с помощью идентификаторов или выражений инерционные и геометрические параметры (в числе и графические изображения элементов), а также основные характеристики силовых элементов (например, жесткости пружин, коэффициенты диссипации зависимости гасителей, коэффициенты трения в контактах и так далее (рис. 2)).

Рис. 2

Для уточнения результатов моделирования и/или для решения задач долговечности отдельные элементы конструкции, например, хребтовые балки и кузова вагонов, могут быть представлены в виде упругих тел. Параметризация модели является основой эффективного анализа динамических свойств железнодорожных экипажей и их оптимизации.

При создании модели исследователь указывает количество единиц подвижного состава, их тип, а также тип поглощающих аппаратов, используемых на соответствующем экипаже. Тип экипажа выбирается из базы, включающей модели локомотивов и вагонов, наиболее распространенных на российских железных дорогах (рис. 3). Эта база может быть дополнена моделью любого экипажа. Для этого достаточно создать графический образ экипажа, задать длину по осям автосцепок, массу экипажа, силы основного сопротивления движению, тяговые характеристики для локомотивов, а также (при необходимости) силы, специфичные для данного экипажа. Каждая единица подвижного состава в терминах программного комплекса представляет собой подсистему, которая, вообще говоря, может быть моделью любой сложности. Несмотря на то, что в большинстве случаев достаточно одномассовой модели экипажа, в железнодорожный состав может быть включена, например, уточненная модель грузового вагона с трехэлементными тележками или модель трехвагонного сцепа для более подробного анализа динамики отдельного экипажа в поезде при помощи модуля UM Train 3D.

Рис. 3

В качестве исходных данных о пути вводят файлы описания координат рельсовой колеи (продольный профиль, вертикальные координаты, план линии, описание поперечного профиля головки рельса), поперечного профиля колес и характеристик подсистем пассажирского вагона (кузов, тележки, колесные пары, рессорное подвешивание, демпферы, автосцепка и т.д.), взаимной ориентации колес и рельсов. Левое и правое колесо вагона рассматривают отдельно со своими системами координат.

В расчетах принимают во внимание отступления в геометрии рельса от правильной кривой или прямой (его геометрические отступления в плане и профиле от проектного положения). Отступления в плане учитываются смещением основания контактной площадки. Демпфирование колебаний определяют с учетом скорости деформации демпферов в соответствии с их нелинейными характеристиками [13].

Используя существующие на сегодняшний день программы проектирования и моделирования можно создать программный комплекс, который не только поможет выполнить проекты, но и прогнозировать поведение самого проектируемого объекта в будущем, что облегчило процесс нахождения необходимых решений для проектирования.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ, ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ И РЕМОНТАМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Основные положения планирования работ

Основным документом по организации и технологии ремонтно-путевых работ является типовой технологический процесс (ТТП), которым устанавливается перечень и последовательность выполнения входящих в них отдельных технологических операций, расстановка монтеров пути, машин и механизмов по месту работ и времени, исходя из условий достижения максимального темпа и наилучшего качества, наиболее эффективного использования «оконного» времени и обеспечения безопасности движения поездов и труда.

Наименование типового технологического процесса устанавливает вид ремонтно-путевых работ, основную характеристику пути и перечень основных машинных комплексов.

Технологический процесс разрабатывается специализированными отделами конструкторских и проектных организаций по заказу Управления пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры с его последующим утверждением ОАО «РЖД».

Типовой технологический процесс разрабатывается на основании научно-исследовательских работ и достижений лучших предприятий, он учитывает самые рациональные формы организации труда и обеспечивает строгое выполнение всех требований инструкций и правил, действующих в ОАО «РЖД».

На дорогах сети в проектных организациях и ремонтных предприятиях на основании ТТП разрабатываются рабочие технологические процессы (РТП), отражающие местные особенности в работе и действующие на период ремонта конкретного объекта. РТП согласовываются с соответствующими структурными подразделениями территориальных дирекций инфраструктуры, тяги и управления движением утверждаются территориальными дирекциями по ремонту пути и инфраструктуры.

При внедрении новых технологий и невозможности в оперативном порядке создания ТТП, по заказу Центральной дирекции по ремонту пути и/или Управления пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД» разрабатываются опытные технологические процессы (ОТП) по временным нормативам со сроком действия до 3 лет. За этот период ОТП должен пройти стадии эксплуатационной проверки на производстве. При незначительных изменениях ОТП корректируется и утверждается как ТТП. При значительных изменениях, снимается с производства.

Рабочий технологический процесс состоит из 6 разделов, 5 таблиц, 3-8 графиков и технологических схем:

– подробная характеристика ремонтируемого объекта до и после ремонта;

– условия производства работ;

– производственный состав;

– организация работ;

– перечень машинных комплексов и их состав;

– ведомость затрат труда, составленная по техническим нормам;

– требования безопасности движения поездов и безопасности труда;

– графики производства работ в «окно» на все укрупненные технологические операции;

– график распределения работ по дням;

– технологическая схема поэтапной обработки балластной призмы (при крупных работах с балластом);

– технологическая схема расстановки машинных комплексов на участке работы;

– технологическая схема поэтапной работы при сварке плетей на длину блок-участка или перегона;

– ведомость работы со старогодным балластом при уборке его с обочины, разработке траншей под лотки и дренажи, очистке и нарезке кюветов кюветоочистительными машинами;

– технологическая схема поэтапной работы по очистке балласта и замене стрелочных переводов и т.д.

Состав основных видов ремонтно-путевых работ и перечень технологических операций, входящих в них, устанавливается Положением о системе ведения путевого хозяйства /66/.

Рациональная последовательность выполнения основных технологических операций для реконструкции и всех видов ремонта устанавливается настоящими техническими условиями.

При реконструкции (модернизации) железнодорожного пути (Р) последовательность технологических операций следующая:

– создание реперных сетей на участке реконструкции;

– устройство временных съездов, их электрификация, устройство временных секционных изоляторов;

– устройство средств управления временными стрелочными переводами;

– разбивка и закрепление проектного положения пути до производства работ по реконструкции;

– ремонт и восстановление водоотводов, дренажей и устройство новых с использованием прогрессивных конструкций лотков и дренажей; срезка обочин на уровне подошвы новой балластной призмы, срезка и уборка отложений загрязненного балласта на откосах выемок, насыпей и нулевых местах, раскрытие заработанных нулевых мест и мелких выемок;

– устройство подкюветных дренажей и лотков у пассажирских платформ;

– устранение зауженной ширины основной площадки;

– уположение откосов насыпей и выемок;

– устройство защитных сооружений на скально-обвальных и лавиноопасных участках;

– удлинение водопропускных труб при уширении основной площадки земляного полотна и уположение откосов;

– увеличение водопропускной способности малых мостов и труб;

– вынос кабелей из зоны реконструкции;

– снятие старогодных плетей (на бесстыковом пути) для повторного их использования на менее грузонапряженных участках;

– замена стрелочных переводов;

– укладка криволинейных стрелочных переводов в горловинах станций, расположенных в кривых или вынос стрелочных переводов из кривых;

– замена рельсошпальной решетки на новую решетку с применением прогрессивных конструкций пути;

– глубокая очистка балласта от засорителей (на балластной призме со щебеночным балластом твердых пород) с выгрузкой щебеночного балласта для создания слоя чистого балласта толщиной под железобетонными шпалами – 40 см, под деревянными – 35 см, или замена асбестового балласта и щебня слабых пород;

– устройство в процессе глубокой очистки (срезки) землеройной техникой загрязненного балласта защитного подбалластного слоя на поверхности среза балластной призмы (основной площадки земляного полотна) с поперечным уклоном 0,04 в полевую сторону с покрытием из геотекстиля, пенополистирола, георешетки на глубине не менее 45 см от подошвы шпал, формирование и уплотнение балластного слоя в соответствии с требованиями проектной (или рабочей) документации;

– переустройство элементов профиля и их сочетаний до установленных нормативов;

– ликвидация негабаритных мест;

– устройство переходных участков пути переменной жесткости на подходах к мостам;

– доведение балластной призмы до типовых размеров с выгрузкой необходимого количество щебня;

– выправка, подбивка, рихтовка и стабилизация пути с постановкой на проектные отметки в плане и профиле;

– замена инвентарных рельсов на сварные рельсовые плети из новых рельсов с постановкой их в оптимальную температуру закрепления со сваркой плетей на длину блок-участка или перегона, с ввариванием высокопрочных изолирующих стыков и стрелочных переводов;

– ремонт железнодорожных переездов;

– шлифование поверхности катания рельсов (если рельсы не категории В);

– проверка соответствия положения пути проектному;

– утилизация снимаемых материалов верхнего строения пути, негодных к повторной укладке;

– установка путевых лубрикаторов;

– оборудование централизованных стрелочных переводов на главных путях, съездах главных путей, приемоотправочных путях электрообогревом или устройствами автоматической пневмообдувки;

– восстановление путевых знаков, знаков закрепления кривых с учетом их нового положения, уборка засорителей и балласта от опор контактной сети;

– устройство ограждения вдоль железнодорожного пути и приведение полосы отвода в соответствии с нормами;

– работы, не вошедшие в вышеизложенные, но предусмотренные Положением о системе ведения путевого хозяйства ОАО «РЖД» /72/, выполняются в соответствии с проектной документацией.

При капитальном ремонте пути на новых материалах (К_н) последовательность технологических операций следующая:

– разбивка и закрепление проектного положения пути до производства капитального ремонта;

– ремонт водоотводных сооружений, уборка лишнего балласта с пути, куда входят работы по очистке и восстановлению существующих кюветов и канав, нарезке кюветов, срезке и планировке обочин земляного полотна, уборке отложений загрязнителей на откосах выемок и насыпей;

– снятие старогодных рельсовых плетей (на бесстыковом пути) для повторного их использования на менее грузонапряженных участках;

– замена рельсошпальной решетки на новую, в т.ч. с элементами более высокого технического уровня;

– выправка пути и оправка балласта;

– замена стрелочных переводов на новые переводы того же типа, в т.ч. с элементами более высокого технического уровня;

– глубокая очистка балласта от засорителей (на балластной призме со щебеночным балластом твердых пород) с выгрузкой щебеночного балласта для создания слоя чистого балласта под железобетонными шпалами – 40 см, под деревянными – 35 см, или замена асбестового балласта и щебня слабых пород, укладка разделительного или защитного слоя на срез с уклоном 0,04 в полевую сторону с покрытием из геотекстиля, пенополистирола, георешетки на глубину не менее 45 см от подошвы шпалы, формирование и уплотнение балластного слоя;

– постановка пути на ось в плане и приведение длин переходных кривых и прямых вставок между смежными кривыми в соответствии со скоростями движения поездов;

– выправка, подбивка и стабилизация пути с постановкой на проектные отметки в плане и профиле;

– доведение балластной призмы до требуемых размеров;

– замена инвентарных рельсов на сварные рельсовые плети с постановкой их в оптимальную температуру закрепления со сваркой плетей на длину блок-участка или перегона с ввариванием высокопрочных изолирующих стыков и стрелочных переводов;

– покраска и установка путевых знаков, уборка засорителей от опор контактной сети, на звеньевом пути регулировка зазоров и перешивка пути;

– шлифование поверхности катания рельсов (если рельсы не категории В) и стрелочных переводов;

– капитальный ремонт железнодорожных переездов;

– приведение полосы отвода в соответствие с нормативными требованиями;

– утилизация снимаемых материалов верхнего строения пути, негодных к повторной укладке в путь.

Условия производства работ в технологических процессах по основным параметрам регламентируются инструкциями, правилами и указаниями ОАО «РЖД»:

– основные размеры, нормы содержания и требования к объектам ремонта и содержания пути устанавливают ПТЭ /30/; СНиП 32-01-95 /9/, СТН Ц-01-95 /3/;

– расход материалов верхнего строения пути на все виды работ устанавливают Среднесетевые нормы расхода материалов и изделий /68/;

– продолжительность основных и технологических «окон», периодичность их предоставления, закрытие перегонов на весь период ремонта, выработка машинных комплексов на этот период устанавливается инструкцией №2560р /66/;

– порядок обеспечения безопасности движения поездов при производстве путевых работ, сроки действия временных предупреждений и скорости пропуска поездов от начала производства технологического процесса до его завершения, ответственность руководителей работ за выполнение конкретных технологических операций устанавливаются Инструкцией по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ /69/;

– порядок ограждения путевых работ регламентируется Инструкцией по сигнализации /70/;

– порядок формирования хозяйственных поездов, машинных комплексов и порядок их транспортировки к местам работ и обратно, транспортировка с мест формирования для работы на закрытых для движения поездов перегонах, обработка хозяйственных поездов на станциях, ограничивающих участки работ, и порядок следования на закрытые перегоны устанавливает Инструкция о порядке обращения хозяйственных поездов /71/ и Инструкция по движению поездов и маневровой работе /67/;

– порядок обеспечения требований безопасности труда устанавливают в зависимости от вида опасных и вредных производственных факторов и характера их воздействия на работающих от применяемых материалов, средств технологического оснащения и действий, выполняемых руководителями, Правила по охране труда /33/ и Правила электробезопасности /34/.

Трудоемкость работ регламентируется действующими в путевом хозяйстве Типовыми технически обоснованными нормами времени на ремонт и содержание пути (ТНВ).

Основой расчета трудоемкости технологического процесса является Ведомость затрат труда (таблица 10.1), в которой указывается:

– наименование работ или технологических операций, последовательность их выполнения устанавливается технологическими процессами;

– измеритель учета объема технологической операции регламентируется самой работой и ТНВ;

– объем работ регламентируется техническим заданием на разработку технологического процесса и среднесетевыми нормативами, принятыми для разработки типовых технологических процессов;

– за единицу трудоемкости (норму) принимается оперативное время на единицу продукции из сборников ТНВ на конкретную технологическую операцию в человеко-минутах и машино-минутах;

– затраты труда (графа 7) определяются путем умножения объема работ (графа 4) на норму оперативного времени (графы 5, 6), при этом в числителе указываются затраты монтеров пути, в знаменателе – машинистов;

– затраты труда с учетом добавочного времени на частичные затраты по подготовительно-заключительным операциям, обслуживанию рабочего места, на отдых и пропуск поездов определяется по графе 8 путем умножения результатов графы 7 на коэффициент технологического добавочного времени, который принимается в соответствии с таблицей 10.2. В числителе указываются затраты труда монтеров пути, в знаменателе – машинистов;

Таблица 10.1 – Ведомость затрат труда по техническим нормам (участок работ _________________ м)

– рациональный состав (графа 9) бригады монтеров пути устанавливается ТНВ, количество машинистов, обслуживающих машинный комплекс – штатным расписанием и паспортом машины;

– продолжительность работы (графа 10) определяется делением затрат труда на выполнение технологической операции (графа 8) на количество монтеров пути и машинистов (графа 9) (для монтеров пути – в числителе, для машинистов – в знаменателе);

– общие результаты затрат труда считаются раздельно для монтеров пути и машинистов;

– по количеству контингента и продолжительности их работы формируется состав бригады в пределах установленных нормативов по численности;

– в целях сокращения непроизводственных затрат при переходе рабочих с одной технологической операции на другую, желательно бригады специализировать на определенных видах работы в течение полного рабочего дня. При невозможности обеспечить их однородной работой на одном участке, разрешается перевод рабочих в течение дня на другие объекты.

После установления численности бригад монтеров пути и машинистов, условий производства работ, состава работ и машинных комплексов, разрабатывают организацию работ по отдельным операциям и в целом на весь технологический комплекс.

Таблица 10.2 – Значения коэффициентов добавочного времени

Формирование и анализ выполнения Директивного плана.

Основные показатели организации работ по реконструкции и ремонтам пути устанавливаются Службой пути территориальной дирекции инфраструктуры совместно с территориальной дирекцией по ремонту пути с учетом конкретных характеристик пути и условий эксплуатации ремонтируемых участков.

Основные показатели организации путевых работ представляются в табличной форме (таблица 10.3).

Территориальной дирекцией по ремонту пути совместно со службой пути территориальной дирекции инфраструктуры, территориальной дирекцией управления движением разрабатывается Директивный план выполнения ремонтно-путевых работ по направлениям и участкам железной дороги (форма Директивного плана представлена таблицей 10.4), который утверждается руководством территориальной дирекции инфраструктуры и представляется в Управление пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры, Центральную дирекцию по ремонту пути и Центральную дирекцию управления движением для согласования.

Согласованный Директивный план входит в качестве составной части в ежегодный приказ территориальной дирекции инфраструктуры «Об усилении путевого хозяйства и выполнения плана путевых работ» или документа его заменяющего.

Не позднее 15 февраля года производства путевых работ соответствующие выписки и приложения данного приказа предоставляются территориальным дирекциям по ремонту пути, их структурным подразделениям – исполнителям работ для формирования их плана-графика и его выполнения, разработки технологической документации и организации материально-технического обеспечения.

На ремонтно-путевые работы разрабатываются организационно-технологические и технологические документы, в том числе:

А) организационно-технологические документы:

Директивный план выполнения ремонтно-путевых работ по направления и участкам железных дороги – для ДРП.

Проект организации производства ремонтно-путевых работ (ПОРП) для структурных подразделений ДРП.

Б) технологические документы:

на работы по реконструкции (модернизации) пути:

- проект организации ремонтно-путевых работ (ПОР). (Разрабатывается проектной организацией);

- рабочие технологические процессы и карты (РТП и РТК) по видам работ и на каждый объект. (Разрабатываются исполнителем работ);

на ремонт пути:

- проекты производства ремонтно-путевых работ (ППР) на каждый объект. (Разрабатываются исполнителем работ);

- рабочие технологические процессы и карты (РТП и РТК) по видам работ. (Разрабатываются исполнителем работ).

Таблица 10.3 – Основные показатели организации ремонтно-путевых работ

Таблица 10.4 – Директивный план выполнения ремонтно-путевых работ по направлениям и участкам

Утверждаю:

Начальник территориальной Дирекции инфраструктуры

"_____"____________20.…г.

СОГЛАСОВАНО: П "___"________20…г.; ДРП"___"________20…г; Д "___"________20…г.;

Э "___"_______20…г.;Ш "___"_______20 г.

Проекты организации работ должны состоять из:

– календарного плана;

– ситуационного плана;

– организационно-технологических схем реконструкции искусственных сооружений;

– графика работы составов для перевозки загрязнителей после очистки щебня (вырезки щебня слабых пород или асбестового балласта), разработанного в соответствии с технологией ремонта и местных условий плана и профиля пути для определения мест выгрузки;

– мест выгрузки загрязнителей (захоронение абестового балласта);

– схемы устройства дополнительных блок-постов и съездов;

– технических решений по повышению скоростей пропуска поездов в обоих направлениях при закрытии второго пути для выполнения реконструкции и ремонтов пути (закрепление от угона, снятие ограничений скорости по дефектности элементов верхнего строения пути и т.п.);

– устройства технологических автодорог, подъездов к пути на период производства ремонтных работ на участке;

– схемы размещения жилищно-бытовых помещений при круглосуточной или вахтовой работе;

– организация утилизации засорителей и использованию лишнего старогодного балласта;

– мероприятий и технических средств по обеспечению безопасных условий труда в темное время суток и т.д.

В состав проекта организации производства ремонтно-путевых работ должна входить разрабатываемая исполнителями работ и согласованная руководством службы пути территориальной дирекции инфраструктуры и утвержденная руководством территориальной дирекции по ремонту пути следующая документация:

– план работы структурного подразделения по месяцам;

– график подготовки технических средств к сезону ремонтно-путевых работ;

– график поступления материалов верхнего строения пути;

– график завоза балласта зимнего складирования;

– график сборки звеньев рельсошпальной решетки;

– расчет потребности локомотивов и кондукторских бригад (выполняется структурным подразделением и представляется в территориальную дирекцию по ремонту пути для согласования с причастными службами).

Основой для разработки ППР, разрабатываемого для каждого вида работ и объекта, служит РТП. В состав ППР включаются также следующие вопросы:

– наличие разрешений на строительство, реконструкцию и (или) ремонт объектов инфраструктуры ОАО «РЖД» (далее – разрешение), актов-допусков на строительство, реконструкцию и (или) ремонт объектов инфраструктуры ОАО «РЖД» (далее – акт-допуск) и нарядов-допусков на производство работ в зоне действия технических сооружений и устройств железных дорог (далее – наряд-допуск);

– перечень зон совмещенных работ (с учетом работы в местах прохождения подземных коммуникаций), при которых необходимо присутствие представителей причастных структурных подразделений отделения железной дороги;

– график предоставления «окон» в движении поездов на весь период работ с указанием продолжительности «окон» и строительных организаций, привлеченных для работы в период предоставления «окон»;

– строительные генеральные планы на нелинейные объекты точечной застройки, находящиеся в зоне действия технических сооружений и устройств (депо, посты ЭЦ, вокзалы и другие) железных дорог.

В период производства путевых работ постоянно осуществляется контроль за выполнением Директивного плана, а также учет и анализ использования «окон». Контроль осуществляется дистанциями пути, ремонтными предприятиями, территориальной дирекцией по ремонту пути в соответствии с актами сдачи километров для производства работ и приемки выполненных работ – форма ПУ-48 (для реконструкции, капитального ремонта пути на новых и старогодных материалах, капитального ремонта стрелочных переводов, среднего, планово-предупредительного ремонтов пути и сплошной смене рельсов с сопутствующим ремонтом). По остальным видам работ (сплошная замена металлических частей стрелочных переводов, смена переводных брусьев, капитальный ремонт переездов, оборудование переездов устройствами автоматики и т.п.) пользоваться актом ПУ-48а.

Результаты контроля оформляются в виде таблицы 10.5.

Таблица 10.5 – Выполнение плана путевых работ

Направление ____________________________________

___________________________________ дистанция пути

Исполнители работ должны постоянно осуществлять анализ использования предоставляемых «окон». В журнале учета использования «окон» должны фиксироваться:

– количество и средняя продолжительность затребованных основных и дополнительных (технологических) «окон»;

– планируемая дата предоставления «окна» и его продолжительность;

– фактическая продолжительность «окна»;

– дата и время использования «окна»;

– фронт работ и скорость движения поездов после «окна»;

– причина и продолжительность передержки «окна» или его отмены.

Анализ выполнения выработки в «окно» при производстве путевых работ представляется в табличной форме (таблица 10.6), в которой отражаются данные о плановой выработке и продолжительности предоставляемых «окон».

Для учета работы исполнителей работ на закрытом перегоне ведется журнал учета использования закрытия перегона, в котором должны фиксироваться:

– номер и дата разрешения ОАО «РЖД» на закрытие перегона и продолжительность закрытия;

– место работы;

– вид проводимых путевых работ;

– фактическая дата закрытия и открытия перегона;

– фактическая продолжительность закрытия перегона;

– выработка, пог. м/сутки;

– анализ выполнения плана ремонта и выработки на закрытом перегоне представляются в табличной форме (таблица 10.7).

Таблица 10.6 – Учет использования «окон»

Направление _____________________________ Участок (перегон) ________________________