3. Порядок анализа и оценки изменения состояния пути по показателям геометрических неровностей

3.1. Порядок анализа изменения состояния пути по количеству отступлений 3.1.1. Традиционным показателем состояния геометрии пути служат отступления рельсовой колеи и качественная (балловая) оценка, формируемая согласно Инструкции по оценке состояния рельсовой колеи путеизмерительными средствами и мерам по обеспечению безопасности движения /3/. 3.1.2. Количество отступлений (кроме ширины колеи) определяется по ежемесячным рабочим и контрольным проходам путеизмерителей КВЛ-П, а также другим автоматизированным диагностическим средствам, предназначенных для контроля состояния пути по отступлениям рельсовой колеи. 3.1.3. Анализ изменения состояния пути по количеству отступлений проводится с помощью графической формы, представленной на рис. 3.1.

См. Рис. 3.1. Графическая форма анализа состояния пути по количеству отступлений

Графическая форма позволяет: - выявлять "плохие" пикеты с регулярно повторяющимися отступлениями; - выявлять пикеты, требующие проведение планово-предупредительных работ; - контролировать устранение отступлений. 3.1.4. Количество отступлений по просадкам, перекосам, отклонениям уровня и отклонениям пути в плане (рихтовкам) служит показателем (критерием) согласно /2/ определяется потребность в проведении планово-предупредительного ремонта пути. 3.1.5. Количество отступлений рельсовой колеи на пикете является слабо дифференцируемой величиной и не позволяет достоверно сравнить состояние отдельных пикетов, оценить степень изменения состояния пути во времени, оценить качество и эффективность проведенных ремонтно-путевых работ. Для оценки состояния пикета и изменения его состояния во времени следует использовать статические характеристики геометрических параметров пути, в частности показатель СССП (скорость соответствующая состоянию пути).

3.2. Порядок анализа изменения состояния пути по статистическим характеристикам 3.2.1. Статистическими характеристиками состояния геометрии пути служат среднеквадратические значения (СКО) геометрических параметров и комплексный показатель - скорость соответствующая состоянию пути (СССП), который рассчитывается по СКО просадок и СКО отклонения уровня от скользящего среднего (перекосы). 3.2.2.  При  расчете  СКО параметров используется метод скользящих величин, т.е. m  - i математическое   ожидание   и  "сигма"   -  СКО  вычисляются  на  отрезках  длиной  100  м i последовательно,  со  сдвигом  по  пути  на  20  м  по  известным  формулам математической статистики:

 

         1   n m  = -  SUM y i   n  j=1  j

 

                       ───────────────────── / /   1     n          2 "сигма"  =      /   ───   SUM (y - m )     , i    \  /    n-1   j=1   j   i \/

     где y  - значение измеряемого параметра; j m   -   математическое   ожидание  (среднее  значение)  измеряемого  геометрического i параметра; n - количество измерений на отрезке длиной 100 м (при шаге измерений диагностического вагона не менее 25 см, n >= 400).

3.2.3. Для обобщенной оценки состояния геометрии отрезка пути введен "тета" - безразмерный комплексный показатель, характеризующие состояние геометрии пути в вертикальной плоскости. На основании статистической обработки фактических путеизмерительных данных на участках пути различных категорий и состояния получены пороговые значения безразмерного комплексного показателей "тета" для различных установленных скоростей движения пассажирских поездов (см. таблицу 3.1). 3.2.4. Комплексный показатель "тета" вычисляется как сумма отношений СКО "сигма"пр.пр, "сигма"пр.лв просадок и "сигма"пер СКО перекоса к "сигма"пр(120), "сигма"пер(120) - соответствующим пороговым значениям, установленным для скорости 120 км/ч. 3.2.5. Оценка по комплексному статистическому показателю носит более устойчивый, объективный и достоверный характер по сравнению с традиционной оценкой по количеству отступлений, так как величина "тета" является числовым выражением общей суммы неровностей отрезка пути и не зависит от заданных пороговых значений норм содержания геометрических параметров. По значениям показателя "тета" согласно таблице 3.1 вычисляются величины условной расчетной скорости движения, соответственно СССП (скорость, соответствующая состоянию пути).

Таблица 3.1. Величины пороговых значений СКО параметров пути и комплексного статистического показателя

Установленная      скорость, (км/ч)	СКО       просадок (мм)	СКО        перекосов (мм)	Показатель  "тета"
250	1,05	1,00	0.47
220	1,15	1,10	0.52
200	1,25	1,20	0,57
180	1,45	1,30	0,62
160	1,65	1,40	0,67
140	1,85	1,60	0,81
120 (базовая)	2,00	2,05	1,00
100	2,40	2,45	1,23
80	3,00	2,90	1,48
60	3,85	3,30	1,72
40	4,90	4,10	2,11
15	6,00	5,20	2,61

3.2.6. Показатель СССП служит обобщенной числовой оценкой состояния геометрии рельсовой колеи на отрезке (пикете, километре, перегоне). Показатель СССП не предназначен для определения допускаемых скоростей по безопасности движения поездов, а определяет количественную оценку неровностей рельсовой колеи на отрезке и косвенно связан с показателями динамики взаимодействия пути и экипажа. Значения показателя СССП служат оценкой границы скорости, выше которой имеющиеся геометрические неровности начинают оказывать неблагоприятное влияние на рост интенсивности расстройств пути. Чем больше значение СССП на отрезке, тем путь на нем более гладкий, тем меньше отдельных отступлений от норм содержания рельсовой колеи и, тем меньше вероятность появления опасных отступлений, ограничивающих скорость движения поездов. 3.2.7. В таблице 3.2 представлено соотношение значений показателя СССП, качественной оценки километра и километрового количества отступлений согласно. При проведении анализа состояния пути таблица позволяет сопоставить оценку, получаемую традиционным способом по количеству отступлений, и по статистическим характеристикам геометрических параметров.

Таблица 3.2. Соотношение показателя СССП, качественной оценки километра и километрового количества отступлений

Установленные    скорости       движения, км/ч	Показатель   СССП	Качественная оценка    километра	Количество отступлений     (просадки, перекосы,      рихтовка) *
61-120/61-80	Более 160	Отлично	До 4
	121-160	Хорошо	5-20
	81-120	Удовлетворительно	21-60
	Менее 80	Неудовлетворительно	Более 60
121-140/81-90	Более 180	Отлично	До 4
	141-180	Хорошо	5-20
	101-140	Удовлетворительно	21-60
	Менее 100	Неудовлетворительно	Более 60

Примечание * Количество отступлений 2-ой степени указано исходя из оценки, что отступления по ширине колеи и отступления по уровню в среднем на километре составляют 20% от общего количества отступлений.

3.2.8. Для анализа изменения состояния пути в процессе эксплуатации по показателю СССП используется графическая форма, представленная на рис. 3.2, в которой представлены графики значений СССП на различные даты заездов диагностических средств.

См. Рис. 3.2. Графическая форма анализа состояния пути по показателю СССП

Пикеты, у которых значение СССП меньше установленной скорости движения пассажирского состава, в графической форме выделены другим цветом. 3.2.9. Анализ изменения показателя СССП во времени позволяет выявлять: - нестабильные (устойчиво "плохие") и стабильные пикеты по состоянию геометрии пути; - потребность в проведении планово-предупредительной выправки пути; - оценивать качество и эффективность выполнения ремонта и машинизированной выправки пути.

3.3. Порядок анализа и оценки стабильности участков ремонта пути на основе динамики изменения геометрических неровностей пути 3.3.1. Анализ качества выполненных работ по реконструкции ВСП, ремонту пути и анализ стабильности участков пути в процессе эксплуатации проводится с помощью графической формы анализа состояния пути по показателю СССП (см. рис.3.2). На графической форме отображаются диаграммы значений СССП ближайшего заезда до и после выполнения ремонтно-путевых работ, а также заезды в период 0.5-1.5 года эксплуатации или после 50-100 млн.т. пропущенного тоннажа. Анализируется общее состояние участка ремонта и его изменение во времени. По показателю СССП выявляются: - пикеты, состояние которых существенно хуже остальных пикетов участка ремонта; - пикеты, у которых наблюдается заметный тренд уменьшения значений СССП, что характеризует нестабильное состояние подрельсового основания пикета; - пикеты, которые на которых выполненные работы не привели к существенному улучшению состояния пути. Все выявленные пикеты подлежат детальному анализу в процессе проведения осмотров пути для выявления причин "плохого" состояния. На этих пикетах целесообразно проводить анализ состояния подшпального основания по данным георадара диагностических комплексов ЭРА и ИНТЕГРАЛ. 3.3.2. Анализ стабильности состояния пути после проведения выправочных работ позволяет оценить несущую способность балластного слоя, которая помимо загрязненности, характеризуется изменением фракционного состава, способностью отводить воду. Эффективность проведенных выправочных работ можно оценить степенью улучшения состояния геометрии рельсовой колеи непосредственно после проведения выправки и продолжительностью времени, в течение которого сохраняется стабильность геометрии рельсовой колеи. Эффективность выправочных работ может служить дополнительным критерием назначения работ по очистке балласта на тех отрезках пути, где проведенная выправка пути оказалась неэффективна. 3.3.3. Для численной оценки состояния пути на участках выполненной реконструкции ВСП или пути определяется показатель - модифицированного среднее СССП. Модифицированное среднее учитывает как среднее значение СССП, характеризующее общую меру геометрических неровностей пути на участке, так и разброс, неравномерность наличия неровностей на различных пикетах участка.

     Для  вероятности  p=0,75 модифицированное среднее рассчитывается по формуле: СССП   = 75 = СССП     + 0,674 х СССП       , "мю"               "сигма"

     где СССП     - среднее значение скользящих значений СССП; "мю" СССП        - среднеквадратическое отклонение скользящих значений СССП на участке. "сигма"

Модифицированное среднее с квантилем 0.674 определяет 75% оценку границы показателя СССП. То есть порядка 75% пикетов участка имеют значения СССП больше величины модифицированного среднего и, соответственно, порядка 25% - меньше этой величины (наиболее "плохие" пикеты). 3.3.4. Проведенный анализ состояния участков выполненной реконструкции ВСП, ремонта пути показывает, что качество и эффективность работ (стабильность состояния пути во времени) напрямую зависит от состояния пути до начала выполнения работ. Чем меньше до ремонта на участке было геометрических неровностей (чем больше значение СССП), тем, как правило, качество и стабильность проведенного ремонта (при прочих равных условиях) будет выше. 3.3.5. В таблице 3.3 даны значения модифицированного среднего СССП для участков реконструкции ВСП, ремонта пути до и после выполнения работ. Приведенные значения показателя СССП служат оценками качества выполнения работ по устранению геометрических неровностей пути и эффективности работ, которая оценивается степенью стабильности состояния пути во времени. На участках пути и отдельных пикетах, на которых значения СССП меньше указанных в таблице 3.3 нижних порогов, качество выполненных работ можно оценить как неудовлетворительное.

Таблица 3.3. Модифицированное среднее показателя СССП на участках реконструкции ВСП, ремонта пути до и после выполнения работ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │                          Показатель СССП, км/ч                           │ ├──────────────────────┬─────────────────────┬─────────────────────────────┤ │       до Р           │     после Р         │ После 50-150 млн.т. брутто  │ │           ВСП        │            ВСП      │                             │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │     120 и менее      │       180-220       │           170-200           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       121-140        │     221 и более     │         201 и более         │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │        до Кнр        │      после Кнр      │ После 50-150 млн.т. брутто  │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │     100 и менее      │       140-170       │           130-150           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       101-120        │       171-200       │           151-170           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       121-140        │     201 и более     │         171 и более         │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │    до Ксг или УС     │  после Ксг или УС   │ После 50-150 млн.т. брутто  │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │     100 и менее      │       140-160       │           130-140           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       101-120        │       161-180       │           141-150           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       121-140        │     181 и более     │         151 и более         │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │         До С         │       после С       │ После 50-150 млн.т. брутто  │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │     100 и менее      │       130-140       │           120-130           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       101-120        │       141-160       │           131-140           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       121-140        │     161 и более     │         141 и более         │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │до В (до пропуска 300 │       После В       │ После 50-150 млн.т. брутто  │ │    млн.т. брутто)    │                     │                             │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │     100 и менее      │       140-160       │           130-150           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       101-120        │       161-200       │           151-170           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       121-160        │       201-230       │           171-190           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │     161 и более      │     231 и более     │         191 и более         │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │ до В (после пропуска │       после В       │ После 50-150 млн.т. брутто  │ │  300 млн.т. брутто)  │                     │                             │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │     100 и менее      │       130-150       │           120-140           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       101-120        │       151-170       │           141-150           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │       121-160        │       171-200       │           151-160           │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────────────┤ │     161 и более      │     201 и более     │         161 и более         │ └──────────────────────┴─────────────────────┴─────────────────────────────┘

3.4. Порядок выявления нестабильных участков пути по изменению во времени статистических характеристик геометрических неровностей пути 3.4.1. Участок пути определяется как нестабильный, если на нем, несмотря на проводимые работы текущего содержания, регулярно появляются неисправности и отступления от норм содержания пути, требующие повторного устранения. Как правило, финансовые, материальные и людские затраты на нестабильном участке превышают средние (по сети, дороге или дистанции) затраты на содержание участка такой же длины и с подобными эксплуатационными характеристиками (классом пути, грузонапряженностью, пропущенным тоннажем, осевыми нагрузками, планом и профилем пути и т.д.). Нестабильные по состоянию геометрии участки характеризуются тем, что на них высока вероятность внезапного ухудшения состояния пути (особенно в период оттаивания балласта), появление отступлений рельсовой колеи 4-ой и 3-ей степени. 3.4.2. Для выявления нестабильных участков задаются либо пороговые значения показателей, установленные согласно действующей НТД в зависимости от класса пути и скоростей движения, так называемые "абсолютные" пороги, обеспечивающие требуемый уровень безопасности движения и необходимость проведения неотложных ремонтно-путевых работ, либо относительные пороговые значения, требующие, как правило, проведения планово-предупредительных работ. Относительные пороговые значения показателей (параметров) определяются для заданного полигона пути (участка ПЧ, поездоучастка, направления) как сумма среднего значения и среднеквадратического отклонения их измеренных значений, умноженного на заданный коэффициент. Относительные пороги менее жесткие по сравнению с "абсолютными" порогами, как правило, задаются таким образом, чтобы обеспечить выявление 20%-30% проблемных (наиболее "плохих") по состоянию участков пути (пикетов) на заданном полигоне. 3.4.3. Выявление нестабильных участков (пикетов) и проблемных мест пути и причин их возникновения производится в ДИЦДМ, как правило, два раза в год перед проведением весеннего и осеннего Генеральных осмотров (ГО) пути. 3.4.4. На выявленных нестабильных участках, как правило, должен проводиться детальный анализ по данным ДК ЭРА и ИНТЕГРАЛ. Детальный анализ проводится на выявленных нестабильных и проблемных пикетах и основан на расшифровке данных георадара с целью определения состояния балластного слоя и верхнего слоя земляного полотна. Определяются участки с неровными границами слоев основания и места с повышенным обводнением. 3.4.5. Полученные выходные формы, содержащие нестабильные пикеты передаются в службу пути дороги и в дистанции пути. В ПЧ полученные формы анализируются. В случае необходимости формируется план проведения дополнительных диагностических мероприятий. В службе пути информация о нестабильных участках используется при планировании ремонта пути. 3.4.6. В процессе ГО пути должны быть выявлены причины нестабильности и намечены мероприятия по их устранению. После проведения ГО в дистанциях пути формируется сводная ведомость нестабильных мест, с указанием причин нестабильности и намеченных мероприятий и передается в службу пути и в ДИЦДМ для дальнейшего анализа, накопления, обобщения и контроля. Форма и вид ведомости проблемных и нестабильных пикетов с причинами нестабильности, которые должны быть выявлены при ГО пути, представлена на рис. 3.3.

См. Рис. 3.3. Ведомость нестабильных пикетов

3.4.7. Выявленные нестабильные места пути и причины их появления служат исходными данными при препроектном обследовании участков капитального ремонта и реконструкции для определения мест, требующих усиления. 3.4.8. Определение нестабильных пикетов проводится на основании данных о состоянии геометрии пути за последние 1-2 года эксплуатации пути. Нестабильные пикеты определяются, как правило, 2 раза в год: - в феврале-марте текущего года до начала весеннего осмотра (используются данные за 1-2 года); - в августе-сентябре текущего года до начала осеннего осмотра (используются данные за апрель-сентябрь, дополнительно могут быть использованы данные за предыдущие 1-2 года). 3.4.9. Для выявления нестабильных участков пути используются расчетные безразмерные индексы состояния геометрии рельсовой колеи (ГРК), которые служат мерой геометрических неровностей на пикете за рассматриваемый интервал времени. 3.4.10.  Первый  индекс  ID   состояния  ГРК  определяет  общее  состояние  пикета за 1 рассматриваемый  интервал  времени.  Он  рассчитывается как нормированное среднее значение показателя СССП по формуле:

 

           ────    1   M ID  = СССП /( ─  SUM СССП ), 1           М  j=1     j

     где  СССП   -  пикетное  значение  СССП, рассчитанное на j-ый проход диагностического j     средства (j=1,2,...M).

     ──── СССП - нормирующее значение показателя СССП.

 

     3.4.11.  Второй  индекс  ID   состояния  ГРК определяет степень изменения (колебания) 2 состояния  пути во времени. Он рассчитывается как нормированное среднее значение изменения показателя СССП между соседними заездами диагностических средств по формуле:

 

                   1           M   │                │ ID  = ─────────────────  SUM  │ СССП - CCCП    │ 2        ────────────  j=1  │     j      j+1 │ M x "Дельта"СССП

 

     ──────────── "Дельта"СССП - нормирующее значение разности СССП.

     3.4.12.  Интегральный  индекс  ID  состояния ГРК, рассчитывается как взвешенная сумма первого и второго индекса по формуле:

     ID = 0.6 х ID  + 0.4 х ID 1           2

3.4.13. Чем больше значение каждого индекса в отдельности, и чем больше значение интегрального индекса состояния ГРК, тем хуже состояние пути, тем пикет более нестабилен. Выявленные по индексу ГРК пикеты по эффективности содержания пути могут рассматриваться как наихудшие. Они требуют безусловного повышенного внимания при текущем содержании, проведения углубленной диагностики состояния пути, тщательного предпроектного обследования при разработке проектов реконструкции и ремонта пути. 3.4.14. Для выделения наиболее "плохих" пикетов для индексов ГРК устанавливаются пороговые значения. В таблице 3.4 приведены рекомендуемые значения нормирующих коэффициентов и пороговых значений индексов, при которых на рассматриваемом полигоне (перегоне, участке ПЧ, направлении), как правило, выделяется порядка 25%-30% нестабильных пикетов.

Таблица 3.4 ┌─────────────┬────────────────────┬─────────────────────────┬─────────────────┐ │  Скорость,  │ Первый индекс ID   │     Второй индекс ID    │  Интегральный   │ │    км/ч     │                 1  │                   2     │    индекс ID    │ │ на полигоне ├─────────┬──────────┼──────────────┬──────────┼─────────────────┤ │             │  ────   │  Порог   │ ──────────── │  порог   │      Порог      │ │             │  СССП   │          │ "Дельта"СССП │          │                 │ │             │         │          │              │          │                 │ ├─────────────┼─────────┼──────────┼──────────────┼──────────┼─────────────────┤ │    До 60    │   100   │   1.2    │    12        │   0.5    │       1.0       │ ├─────────────┼─────────┼──────────┼──────────────┼──────────┼─────────────────┤ │   61-120    │   140   │   1.0    │     8        │   0.4    │       0.8       │ ├─────────────┼─────────┼──────────┼──────────────┼──────────┼─────────────────┤ │   121-140   │   160   │   0.8    │     4        │   0.3    │       0.7       │ └─────────────┴─────────┴──────────┴──────────────┴──────────┴─────────────────┘

3.4.15. Для анализа и оценки нестабильных пикетов служит графическая форма, вид которой представлен на рис. 3.4. В переменной части графической формы отображаются индексы состояния ГРК, которые при превышении пороговых значений подкрашиваются темным цветом.

См. Рис. 3.4. Графическая форма анализа и выявления нестабильных пикетов по состоянию ГРК

В табличную ведомость заносятся пикеты, у которых превышен интегральный индекс состояния ГРК.