РГУПСold.rgups.ru/kafedra/goscontract/fiz/otchet_o_nir_3.pdf · 2012-08-20 · 3...

3

РЕФЕРАТ

Отчет 197 с., 7 рисунков, 14 таблиц, 2 части, 71 источник.

ОБЪЕКТЫ ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ,

АВТОМОБИЛЬНЫЕ И ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ; ПРОЕКТИРОВАНИЕ

СИСТЕМ МОНИТОРИНГА; ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТОВ

ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ; ОЦЕНКА РИСКОВ

РАЗРУШЕНИЯ; КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ

ИНФРАСТРУКТУРЫ.

Объекты исследования: интеллектуальный мониторинг объектов

транспортной инфраструктуры на примере конструкции автомобильных

дорог и железнодорожного пути, высоких насыпей, откосов, туннелей и

других инженерных объектов.

Цель работы:

а) разработка научно-технического задела по перспективным

технологиям в области информационно-телекоммуникационных систем,

исследования и разработки по которым осуществляются в соответствии с

направлениями технологического развития, поддерживаемыми в рамках

Технологической платформы «Применение инновационных технологий для

повышения эффективности строительства, содержания и безопасности

автомобильных и железных дорог»;

б) разработка «типовых» интеллектуальных систем мониторинга

состояния объектов транспортной инфраструктуры автомобильных и

железных дорог, позволяющих анализировать их состояние и принимать

своевременные решения по обеспечению безопасности движения

транспортных средств.

Методология проведения работы. Для решения поставленных в

рамках НИР задач выполнены математическое моделирование и

4

экспериментальные полевые исследования на объектах транспортной

инфраструктуры автомобильных и железных дорог.

Теоретические исследования базируются на классической волновой

теории распространения электромагнитного излучения.

Результаты работы и их новизна. В результате исследования

впервые разработаны:

а) методика комплексного обследования объекта инфраструктуры

геофизическими методами;

б) методика определения критических режимов функционирования

объекта транспортной инфраструктуры.

Разработан проект технического задания на проведение ОКР по теме

«Комплексная информационно-телекоммуникационная система мониторинга

объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог».

Основные конструктивные, технологические и технико-

эксплуатационные характеристики объекта разработки: струнный

датчик деформации, датчик температуры, датчик влажности, работа

беспроводных сетей осуществляться в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц,

протокол передачи данных стандарта IEEE 802.15.4/ZigBee, .

Степень внедрения. Разработанные методика комплексного

обследования объекта инфраструктуры геофизическими методами и

методика определения критических режимов функционирования объекта

транспортной инфраструктуры применены к исследованным объектам

транспортной инфраструктуры.

Рекомендации по внедрению результатов НИР.

В рамках НИР разработан проект технического задания на проведение

ОКР по теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система

мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог».

В рамках данного вида работ планируется разработка комплексной

информационно-телекоммуникационной системы мониторинга

5

предназначенной для определения значений выбранных физических

параметров объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог,

сравнении полученных результатов с критическими значениями и выработки

управленческих решений по обеспечению безопасности движения

автотранспортных средств и железнодорожного подвижного состава.

Разработка направлена на повышение эффективности планирование

ремонтов объектов транспортной инфраструктуры, поскольку зачастую

современное планирование ремонтов автомобильных и железных дорог

проводится без достаточной оценки состояния. Известно что, при

проектировании объектов инженерных коммуникаций их срок службы, в

среднем, составляет 80 лет, более 70% объектов транспортной

инфраструктуры автомобильных и железных дорог, хотя бы один раз

подвергались ремонту после введения в эксплуатацию. Такое положение

объясняется многими факторами. Одним из основных является отсутствие

достоверных знаний об изменении эксплуатационной надежности

конструкций инженерных объектов во времени. Долговечность нормальной

эксплуатации конструкций имеет значительный разброс, обусловленный

изменчивостью эксплуатационных условий по трассе сооружений.

Отсутствие необходимой информации о параметрах износа конструкций

обуславливает директивное назначение времени проведения ремонтных

мероприятий, что приводит к преждевременному ремонту одних

конструкций и повышенному уровню рисков возникновения аварийных

ситуаций при эксплуатации других. В результате этого происходит

значительное увеличение эксплуатационных затрат. Экономическая

эффективность процесса эксплуатации сооружений может быть достигнута

при помощи прогнозирования изменения надежности конструкций и

правильного планирования времени проведения ремонтных работ.

В связи с этим разработка комплексной информационно-

телекоммуникационной системы мониторинга объектов инфраструктуры,

6

адаптированной к условиям автомобильных и железных дорог с установкой

аппаратуры на объекты транспортной инфраструктуры позволит эффективно

решать задачи мониторинга существующих объектов транспортной

инфраструктуры автомобильных и железных дорог и предотвращать

развитие различного рода деструктивных процессов в теле инженерного

объекта и его отдельных конструкционных элементов.

Результаты НИР могут быть внедрены для решения проблем

транспортного комплекта РФ, в части:

а) повышения доли автомобильных дорог, соответствующих

нормативным показателям;

б) улучшение технического состояния верхнего строения

железнодорожного пути;

в) сокращения транспортных издержек.

Область применения. Разработанные в рамках НИР методика

комплексного обследования объекта инфраструктуры геофизическими

методами и методика определения критических режимов функционирования

объекта транспортной инфраструктуры могут быть использована при

назначении ремонтов для объектов инженерной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог, прогнозных оценок сроков

функционирования объектов транспортной инфраструктуры при различной

транспортной нагрузки.

Значимость работы. Определяется новизной результатов НИР, а

именно:

а) разработана методика комплексного обследования объекта

инфраструктуры геофизическими методами;

б) разработана методика определения критических режимов

функционирования объекта транспортной инфраструктуры;

7

в) проведено математическое моделирование объектов транспортной

инфраструктуры для определения критических режимов эксплуатации

объекта;

г) разработан экспериментальный образец информационно-

коммуникационной системы мониторинга.

8

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 14

1 Проведение технико-экономической оценки результатов НИР 19

1.1 Техническая документация 19

1.2 Анализ рынка 22

1.3 Потребность в трудовых ресурсах 31

1.4 Необходимое для производства ИКСМ оборудование 32

1.5 Калькуляция себестоимости ИКСМ 33

1.6 Факторы финансовой и экономической привлекательности проекта 37

1.7 Потребность в инвестиционных и оборотых средствах 46

1.8 Оценка показателей экономической и социальной эффективности проекта 47

1.9 Оценка и управление рисками инвестиционного проекта 49

2 Обобщение и выводы по результатам НИР 52

2.1 Анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы по тематике НИР

52

2.2 Анализ потенциально опасных объектов на сети железных и автомобильных дорог

56

2.3 Методика комплексного обследования объекта инфраструктуры геофизическими методами

58

2.4 Проведение экспериментальных полевых исследований на объекте инфраструктуры

59

2.5 Методика определения критических режимов функционирования объекта транспортной инфраструктуры

66

2.6 Методика определения параметров экспериментального образца интеллектуально-коммуникационной системы мониторинга

67

2.7 Разработка эскизной конструкторской документации ЭО ИКСМ

68

2.8 Экспериментальные исследования работы ЭО ИКСМ 69

9

3 Разработка рекомендаций и предложений по использованию результатов НИР

71

3.1 Анализ проблем транспортного комплекса Российской Федерации

71

3.1.1 Общая характеристика проблем

71

3.1.2 Основные проблемы автодорожного хозяйства России 72

3.1.2.1 Низкая транспортная доступность и неоптимальная конфигурация дорожной сети

74

3.1.2.2 Высокая загруженность дорожной сети и несоответствие инфраструктуры спросу на перевозки

75

3.1.2.3 Низкое качество дорожной сети 76

3.1.2.4 Низкие темпы обновления транспортной инфраструктуры

78

3.1.3 Наиболее актуальные проблемы железнодорожного транспорта

81

3.1.3.1 Несоответствие инфраструктуры спросу на перевозки 81

3.1.3.2 Низкое качество предоставляемых услуг пассажирских перевозок

82

3.1.3.3 Высокие транспортные издержки 83

3.2 Характеристика основных результатов НИР 85

3.2.2 Анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы рассмотренных в рамках НИР

85

3.2.2.1 Характеристика объекта разработки НИР

85

3.2.2.2 Предложения и рекомендации по использованию 90

10

разработки НИР

3.2.3 Методика комплексного обследования объекта инфраструктуры геофизическими методами

91


91

3.2.3.2 Предложения и рекомендации по использованию разработки НИР

92

3.2.4 Методика определения критических режимов функционирования объекта транспортной инфраструктуры

93


93


95

3.2.5 Проект технического задания на проведение ОКР по теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог».

95


95


97

3.3 Основные выводы по разделу предложения и рекомендации по использованию результатов проведенной НИР

97

4 Разработка проекта технического задания на проведение ОКР по теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система мониторинга объектов

100

11

инфраструктуры автомобильных и железных дорог»

4.1 Проект технического задания на проведение ОКР по теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог»

100

4.2 Выводы по разделу 102

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 103

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 108

ПРИЛОЖЕНИЕ А Проект технического задания на проведение ОКР «Комплексная информационно-телекоммуникационная система мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог»

115

Часть 2 Отчет о дополнительных патентных исследованиях

123

12

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем отчете о НИР применяют следующие термины с

соответствующими определениями:

Инженерные изыскания – комплекс технических и экономических

исследований района предполагаемого строительства, позволяющей

обосновать его целесообразность, собрать необходимые данные для

проектирования и составления смет.

Искусственные сооружения – условное собирательное название

инженерных сооружений, которые возводят на пересечениях линий

железных и автомобильных дорог с различными препятствиями-реками,

ущельями, оврагами, другими дорогами, обвало- и оползнеопасными или

лавиноопасными участками и т.п.

Объекты инфраструктуры - условное собирательное название элементов

инфраструктуры автомобильных и железных дорог.

Компьютерная модель (англ. computer model), или численная модель

(англ. computational model) - компьютерная программа, работающая на

отдельном компьютере или множестве взаимодействующих компьютеров

(вычислительных узлов), реализующая абстрактную модель некоторой

системы.

Мониторинг объектов транспортной инфраструктуры – осуществляемый

непрерывно или с заданной периодичностью контроль (наблюдение,

измерение, фиксация) и анализ обобщенных параметров состояния объектов

и влияющих на объекты факторов с целью подготовки необходимых

решений для предупреждения и ликвидации негативных последствий,

кризисных ситуаций природного и техногенного характера.

13

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

НИИЛ - научно-исследовательская и испытательная лаборатория СРС – специальная реперная система ОГС – опорная геодезическая сеть РС – рабочая сеть ГЛОНАСС – глобальная навигационная спутниковая система GPS – глобальная система позиционирования БСС – беспроводная сенсорная сеть ЛС – линии связи ИССО – искусственные сооружения ЭО ИКСМ –экспериментальный образец информационно-

коммуникационной системы мониторинга АРМ – автоматизированное рабочее место ПО - программное обеспечение

14

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа посвящена разработке интеллектуальных систем

мониторинга объектов транспортной инфраструктуры автомобильных и

железных дорог, позволяющих анализировать их состояние и принимать

своевременные решения по обеспечению безопасности движения

транспортных средств. Реализация современных высокотехнологичных

систем оперативного контроля за состоянием объектов транспортной

инфраструктуры, внедрение инновационных технологий при содержании

инженерных сооружений обеспечит приведение комплекса авто- и

железнодорожных инженерных сооружений к современным требованиям по

надежности, безопасности, долговечности и повышение безопасности

движения транспортных средств с установленными скоростями.

Тенденция к развитию и усложнению транспортной инфраструктуры

повышает вероятность перехода ее структурных элементов в режим

нестабильного функционирования, что влечет за собой необходимость

разработки «эффективных» технологий анализа состояния этих объектов и

оценки рисков нарушения режимов «нормального» функционирования.

Таким образом, актуальным являться разработка систем мониторинга

объектов транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог.

Основанием для проведения НИР, выполняемой в рамках федеральной

целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным

направлениям развития научно-технологического комплекса России на

2007-2013 годы», является государственный контракт от «17» октября 2011 г.

№ 07.514.11.4096.

Целью исследования на данном этапе НИР является обобщение и

оценка результатов исследований.

В рамках выполнения данного этапа НИР решены следующие задачи:

а) проведение технико-экономической оценки результатов НИР;

б) обобщение и выводы по результатам НИР;

15

в) разработка рекомендаций и предложений по использованию

результатов НИР;

г) разработка проекта технического задания на проведение ОКР по

теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система


д) проведение дополнительных патентных исследований.

Разработанная методика определения критических режимов

функционирования объекта транспортной инфраструктуры основывается на

комплексном анализе состояния объекта транспортной инфраструктуры

геофизическими методами и моделировании критических режимов

функционирования этого объекта, что позволяет оценить набор критических

параметров и их значение, соответствует мировому уровню. В настоящее

время, в мировой практике, задача оптимальной эксплуатации объектов

транспортной инфраструктуры становится все более актуальной. Известно

что, при проектировании объектов инженерных коммуникаций их срок

службы, в среднем, составляет до 80 лет, более 70% объектов транспортной

инфраструктуры, хотя бы один раз подвергались ремонту после введения в

эксплуатацию. Такое положение объясняется многими факторами. Одним из

основных является отсутствие достоверных знаний об изменении

эксплуатационной надежности конструкций во времени. Долговечность

нормальной эксплуатации конструкций имеет значительный разброс,

обусловленный изменчивостью эксплуатационных условий по трассе

сооружений. Отсутствие необходимой информации о параметрах износа

конструкций обуславливает директивное назначение времени проведения

ремонтных мероприятий, что приводит к преждевременному ремонту одних


ситуаций при эксплуатации других. В результате этого происходит

значительное увеличение эксплуатационных затрат. Экономическая

эффективность процесса эксплуатации сооружений может быть достигнута

16

при помощи прогнозирования изменения надежности конструкций и

правильного планирования времени проведения ремонтных работ. Таким

образом, актуальным является разработка интеллектуальных систем

мониторинга. Особенно актуальной и трудоемкой задачей является прогноз

развития деструктивных процессов в структуре конструкций и элементов

объектов транспортной инфраструктуры. Разработанный экспериментальный

образец системы мониторинга включает, в том числе, возможность контроля

динамики деструктивных процессов, что не только соответствует мировому

уровню развития, в области строительства и текущего содержания

автомобильных и железных дорог, но и превосходит его.

Современные системы мониторинга должны позволять:

а) осуществление интеллектуального анализа получаемых данных;

б) выявление факта развития деструктивных процессов;

в) оперативность и достоверность получения информации;

г) автоматический режим выработки предупреждающих сигналов;

д) возможность своевременно принятия управленческих решений.

Разработанный в рамках НИР ЭО ИКСМ направлен на решение

указанных задач мониторинга объектов транспортной инфраструктуры.

Особенность систем, базирующихся на предлагаемом ЭО ИКСМ,

заключается в том, что при их проектировании учитываются результаты

обследования объектов транспортной инфраструктуры автомобильных дорог

и железнодорожного пути, а также, моделируются критические режимы

функционирования этих объектов, что позволяет прогнозировать

деструктивные процессы на стадии их зарождения. Кроме того, учитываются

требования к системе, полученные на основании результатов компьютерного

моделирования свойств объектов.

На этапе 3 НИР проведена оценка полученных результатов и

сформулированы рекомендации и предложения, а именно охарактеризованы

следующие результаты НИР:

17



б) методика определения критических режимов функционирования

объекта транспортной инфраструктуры;

в) проекта технического задания на проведение ОКР.

№ Этапа Наименование промежуточного отчета Инвентарный номер

1 Выбор направления исследований 02201250692

2 Теоретические и экспериментальные исследования поставленных перед НИР задач

02201259538

Научная актуальность исследований данной работы подтверждаются

патентными исследованиям, проведенными в рамках первого этапа НИР, в

результате которых выявлена значительная изобретательская активность по

созданию технологий и способов проведения мониторинга объектов

транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог, а также

средств измерений, посредством которых осуществляется мониторинг.

Вместе с тем, выполненный в работе анализ отечественных и зарубежных

литературных источников в данной области показал возможность получения

новых коммерчески привлекательных технологий анализа состояния

объектов транспортной инфраструктуры. Особенностью указанных

технологий является высокая производительность, оценка риска разрушения,

обнаружение и развитие во времени различных деформаций объектов

транспортной инфраструктуры. Проведенные в рамках этапа 3 НИР

дополнительные патентные исследования позволили определить

патентоспособность результатов интеллектуальной деятельности и

исследовать их патентую чистоту.

Исследования в рамках данной работы, выполнены на базе

аккредитованной НИИЛ «Испытания и мониторинг в гражданском и

18

транспортном строительстве» ФГБОУ ВПО РГУПС, зарегистрированной в

Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии

№ РОСС RU.0001.21СН55.

Данная тематика исследования базируется на результатах многолетних

исследований, проводимых в ФГБОУ ВПО РГУПС по направлениям:

взаимодействие физических полей с веществом, автоматика, телемеханика,

связь, компьютерного моделирования физических процессов взаимодействия

объектов инженерной инфраструктуры и транспортных средств,

георадиолокация, а также при проектировании объектов транспортного

строительства, модернизации и ремонтов железнодорожного пути.

19

1 Проведение технико-экономической оценки результатов НИР

1.1 Техническая документация

В рамках НИР разработан проект технического задания на проведение

ОКР по теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система


В рамках данного вида работ планируется разработка комплексной

информационно-телекоммуникационной системы мониторинга (далее -

ИКСМ) предназначенной для определения значений выбранных физических

параметров объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог,

сравнении полученных результатов с критическими значениями и выработки

управленческих решений по обеспечению безопасности движения

автотранспортных средств и железнодорожного подвижного состава.



планирование ремонтов автомобильных и железных дорог проводится без

достаточной оценки состояния объектов. Известно что, при проектировании

объектов инженерных коммуникаций их срок службы, в среднем, составляет

80 лет, более 70% объектов транспортной инфраструктуры автомобильных и

железных дорог, хотя бы один раз подвергались ремонту после введения в

эксплуатацию. Такое положение объясняется многими факторами. Одним из

основных является отсутствие достоверных знаний об изменении

эксплуатационной надежности конструкций инженерных объектов во

времени. Долговечность нормальной эксплуатации конструкций имеет

значительный разброс, обусловленный изменчивостью эксплуатационных

условий по трассе сооружений. Отсутствие необходимой информации о

параметрах износа конструкций обуславливает директивное назначение

времени проведения ремонтных мероприятий, что приводит к

преждевременному ремонту одних конструкций и повышенному уровню

рисков возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации других. В

20

результате этого происходит значительное увеличение эксплуатационных

затрат. Экономическая эффективность процесса эксплуатации сооружений

может быть достигнута при помощи прогнозирования изменения надежности

конструкций и своевременного планирования времени проведения

ремонтных работ.






инфраструктуры автомобильных и железных дорог и предотвращать

развитие различного рода деструктивных процессов в теле инженерного

объекта и его отдельных конструкционных элементов.

Представленная разработка характеризуется следующими

параметрами:

а) устройства первичной обработки должны работать в режиме с

эффективной изотропно-излучаемой мощностью (ЭИИМ) не превышающей

10 мВт и антенной, не превышающей длину 10 м;

б) устройства первичной обработки должны осуществлять

циклический опрос датчиков параметров физического состояния;

в) конструктивное исполнение аппаратуры должно быть выполнено в

антивандальном исполнении и обеспечивать влаго- и пыленепроницаемость;

г) диапазон рабочих температур компонентов системы должен

соответствовать условиям окружающей среды;

д) анализ информации, получаемой от устройств сбора, должен

осуществляться по алгоритмам, адаптированным к конкретному объекту;

е) анализ должен включать временную и сезонную динамику состояния

объектов и взаимодействие объекта и подвижного состава;

21

ж) на основе анализа системой осуществляется выработка в

автоматическом режиме информационных сигналов для обеспечения

безопасного движения автомобильного транспорта и поездов. Результаты

анализа должны классифицироваться по следующим типам, таблица 1.1.

и) на основе информационных сигналов вырабатываемых системой в

автоматизированном режиме выполнятся следующие действия дежурного

персонала, таблица 1.2.

Таблица 1.1 – Анализ состояния объекта по типу сигнала

Тип сигнала Анализ состояния объекта

Норма Измеряемые параметры инженерного объекта

находятся в пределах нормы. Критические значения не

превышены. Оборудование находится в рабочем

состоянии.

Система сбора

информации

неисправна

Опрос элементов сбора информации выявил

неисправность одного или нескольких узлом системы

Внимание Одни или несколько измеряемых параметров

инженерного объекта приближаются к критическим

значениям (ИП≥ИПКР · 0,8)

Опасно Одни или несколько измеряемых параметров

инженерного объекта превысили критические

значения (ИП≥ИПКР )

Таблица 1.2– Действия дежурного при типе сигнала

Тип сигнала Действия дежурного

Система сбора

информации

неисправна

Вызов бригады для устранения неисправности

системы. Проверка работы элементов системы и

каналов связи.

22

Продолжение таблицы 1.2

Внимание Ограничение скоростного режима на данном участке

железнодорожного пути, автомобильной дороги.

Вызов бригады проведения возможных ремонтных

работ по ликвидации последствий деформаций.

Тип сигнала Действия дежурного

Опасно Закрытие участка (перегона) для движения. Вызов

бригады для проведения ремонтных работ по

ликвидации последствий деформаций и возможных

оползней.

1.2 Анализ рынка

По оценке некоторых специалистов [1], ущерб от деформаций

конструкций и полного разрушения инженерных сооружений составляет 60

млрд. долл. Дефекты в сооружениях возникают как от внешних воздействий

(природно-климатических, геодинамических, силовых и т.п.), так и от

изменения свойств материалов вследствие износа элементов конструкций и

сооружений. В связи с этим возникает необходимость постоянного

мониторинга транспортных систем, включающих в себя техногенные

(земляное полотно, наземные и подземные линии коммуникаций) и

природные объекты (водотоки, экзогенные и геологические процессы -

оползни, обвалы, сели, просадки, карст, овражная и склоновая эрозия,

абразия морских берегов), а также таких значимых объектов транспортной

инфраструктуры, как мосты, тоннели, гидротехнические сооружения и др.

Искусственные сооружения и земляное полотно железных и

автомобильных дорог требуют к себе особого внимания в вопросах

содержания, капитального ремонта и реконструкции. Несмотря на

целенаправленное проведение работ по реконструкции и ремонту,

продолжает эксплуатироваться значительное число дефектных и не

23

соответствующих современным нормам сооружений. Например, на сети

железных дорог 28% железнодорожных тоннелей, 19% автодорожных

путепроводов, 16% пешеходных мостов, 11% больших мостов отнесены к

категории дефектных сооружений [2]. Инженерные сооружения,

построенные до 1910 года, составляют в настоящее время 30% от общего

количества эксплуатирующихся на сети железных дорог [3]. Анализ

технического состояния земляного полотна сети железных дорог России за

период 2000-2009 г.г. [4-6] показал, что наблюдается возрастание доли

деформации тела насыпи, ее откосов и основания (сплывы откосов, осадки

насыпи) – с 25 % в 2000 году до 31,5% в 2008 году от общего числа

дефектов, а также, таких деформаций земляного полотна, как водоразмывы,

оползни, обвалы и сели с 15,8% в 2000 году до 19,7 % в 2008 году. При этом,

доля деформации тела насыпи (оползни) возросла с 0.6 % в 2000 году до

1.1% в 2008 году. Значительная часть автомобильных дорог также имеет

высокую степень износа [7]. В создавшейся ситуации тысячи километров

автомобильных дорог не ремонтировались 10 и более лет, что уже привело к

необратимому разрушению дорожных покрытий [7].

В условиях исчерпания нормативных сроков эксплуатации большого

количества объектов инженерной инфраструктуры железных и

автомобильных дорог необходим постоянный контроль их технического

состояния. Существующие в настоящее время подходы к мониторингу

состояния объектов инженерной инфраструктуры железных и

автомобильных дорог можно разделить на три группы:

а) методы эксплуатационных наблюдений;

б) спутниковые наблюдения;

в) автоматизированные системы мониторинга на основе датчиков

физического состояния объекта.

Эксплуатационные наблюдения включают в себя надзор за состоянием

объектов инфраструктуры и изучение причин появления повреждений,

24

устанавливаемых на основе осмотров, которые являются средством,

позволяющим оценивать текущее состояние [8-15]. Для железнодорожного

пути, такие наблюдения включают в себя осмотры и проверки (в том числе

сооружений и устройств) должностными лицами с выборочным измерением

его параметров, комиссионные осмотры пути с инструментальной проверкой

отдельных его параметров, проверки с использованием измерительных

средств (путеизмерительных и дефектоскопных вагонов, автомотрис,

тележек, ручных шаблонов и др.) [10]. При осмотрах и проверках пути

определяют состояние пути, земляного полотна, сооружений, путевых

устройств, выявляют причины, вызывающие неисправности пути,

определяют виды и объемы работ по устранению и предупреждению

неисправностей. В автомобильном транспорте широкое применение находят

системы оценки технического состояния автомобильной дороги, основанные

на обработке фото- и видеосъемки, производимой с движущегося со

скоростью до 50 км/ч автомобиле [16,19]. После обработки результатов

съемки в системах дорожного фото- и видеоконтроля (например:

VIDEOROUTE, DESY, GERPHO производства Франции) получают

информацию о состоянии дорожного покрытия, откосов, обочин.

Инженерно-геологические и геофизические методы, к которым

относится бурение скважин с последующим отбором проб грунта и

определением в лабораторных условиях необходимых физико-механических

характеристик грунтовой среды оснований инженерных сооружений,

сейсморазведка, электроразведка, статическое и динамическое зондирование,

также позволяют контролировать техническое состояние объектов

инженерной инфраструктуры транспорта [20]. Однако, практика показывает,

что задача своевременного выявления опасных для движения транспортных

средств участков земляного полотна с использованием только традиционных

методов и при существующих темпах их развития не может быть решена в

ближайшие десятилетия. Кроме того, эти методы не позволяют выполнять

25

диагностирование земляного полотна в динамике (например, в процессе

следования поездов), что очень важно для любой системы технической

диагностики.

В последние годы на Российских железных дорогах для контроля за

положением пути в профиле и плане развивается специальная реперная

система (СРС) (указание МПС РФ № А-224У от 27.02.97 и № С-493У от

27.04.98). Эта система предназначена для путей первого и второго классов, а

также внеклассных (скоростных магистралей). На участках, где будет

применяться эта система, работы, связанные с ремонтом и выправкой пути,

должны выполняться на основе данных о его проектном положении,

закрепленном относительно реперов. Такими методами выполняют

нивелирование по точкам створов и головкам рельсов, проверку сдвижек

пути, съемку поперечных и продольных профилей земляного полотна.

Поперечные профили, снимаемые в характерных сечениях земляного

полотна, предназначены для паспортизации и получения исходных данных,

необходимых при расчетах устойчивости откосов насыпей и проектировании

противодеформационных мероприятий.

СРС широко применяют на железных дорогах многих стран (Германия,

Франция, Бельгия, Польша, Чехия и др.) [21]. Рабочие реперы устанавливают

при изготовлении опор или фундаментов контактной сети в заводских

условиях, что значительно улучшает качество и удешевляет стоимость. СРС

на железных дорогах России – это система геодезических пунктов с

известными координатами в плане согласно принятой для конкретной

железнодорожной линии системе координат, высотами в Балтийской системе

высот и пикетажными значениями. Она состоит из пунктов опорной

геодезической сети (ОГС) и рабочей сети (PC). СРС включает в себя также

систему привязок пути к рабочим реперам.

Достоинство реперной системы заключается в том, что постановка

пути в проектное положение осуществляется один раз, а в последующем

26

исправляют только отступления от первоначального положения. Это требует

значительно меньших затрат на контроль за положением рельсошпальной

решетки, а также на наблюдения за деформациями земляного полотна и

других инженерных сооружений.

Для измерения геометрических параметров элементов автомобильных

дорог, помимо геодезических приборов и инструментов (нивелиры,

теодолиты, тахеометры, дальномеры, геодезические рейки, землемерные

ленты и рулетки, вешки и др.), применяют специализированные

передвижные лаборатории, оборудованные соответствующим

измерительным оборудованием [16]. Среди них можно выделить

передвижные лаборатории – КП – 514МП и КП – 514МПГ, выпускаемые

Саратовским научно-производственным центром ГП «Росдортех». Эти

лаборатории позволяют измерить: высотные отметки, продольный и

поперечный уклоны, углы поворота, радиусы кривых в плане и т.д.

Контроль параметров прочности и деформируемости земляного

полотна и дорожных покрытий на железных и автомобильных дорогах

осуществляется методом нагрузочных испытаний. Для этих целей на

железнодорожном транспорте используют нагрузочные поезда (СПМ-18,

СМ-460) [22]. Испытания проводятся с небольшой скоростью движения

комплекса, что позволяет приблизить схему нагружения к статической, при

которой грунт земляного полотна в большей степени реализует свои

деформационные свойства (аналог штамповых испытаний). На

автомобильных дорогах испытательное оборудование монтируют на

грузовом автомобиле – лаборатории. Эти установки обеспечивают близкое

соответствие условий испытаний реальному воздействию колеса

движущегося автомобиля, полную автоматизацию процесса испытаний и

обработки результатов, довольно высокую производительность [16]. Среди

наиболее распространенных моделей подобного оборудования можно

27

выделить: ДИНА - 3М российского производства, FWD – 8000 (Falling Weght

Deflectometer) производства фирмы Dynatest (Италия).

Следующий подход к мониторингу состояния объектов инженерной

инфраструктуры железных и автомобильных дорог заключается в

комплексном использовании пространственных данных аэрокосмического,

спутникового позиционирования ГЛОНАСС/GPS, геопространственных

данных (электронных карт), позволяющих получать снимки высокого

пространственного и спектрального разрешения и на этой базе оценивать

состояние и прогнозировать динамику развития обнаруженных дефектов,

оползневых, карстовых и других процессов [23].

Исследования, проведенные группой Калифорнийского Департамента

Транспорта, показали, что удаленный мониторинг деформаций, основанный

на технологии RTK GPS, обеспечивает практически осуществимую

альтернативу традиционным методам. Обширные лабораторные тесты

подтвердили получение сантиметровой точности по динамическим сдвигам,

как для одночастотных, так и двухчастотных GPS приемников. Проведение

теста в Японии продемонстрировало гибкость и стабильность

интегрированной системы на текущем уровне ее развития.

Отечественными примерами реализации подобных систем являются

[24]: создание типовой системы спутникового мониторинга и

прогнозирования природно-техногенных опасностей при эксплуатации

железной дороги и прилегающей к ней территории с использованием

технологии ГЛОНАСС/GPS (на примере эксплуатации участка Северо-

Кавказской железной дороги Туапсе - Адлер), система спутникового

мониторинга и прогнозирования состояния моста через р. Енисей с

использованием систем ГЛОНАСС/GPS, система спутникового мониторинга

и прогнозирования состояния конструкций Нижнекамской ГЭС с

использованием систем ГЛОНАСС/GPS .

28

Рассматривая систематический визуальный надзор как один из

способов организации мониторинга потенциально опасных природно-

технических объектов, следует отметить низкую эффективность

использования человеческих ресурсов, невысокую оперативность

мониторинга, наличие человеческого фактора, полное отсутствие элементов

автоматизации процесса.

Применение технологий спутникового мониторинга с высокой

степенью точности позволяет определять относительные смещения объектов,

поверхностную деформацию, движение земной коры, трассодиагностику,

уровень риска отдельных участков железнодорожного и автомобильного

полотна, а также выявлять потенциально опасные зоны для движения

транспортных средств. Системы данного типа позволяют организовать

эффективный мониторинг многих объектов. С практической точки зрения

применение спутниковых систем навигации, референсных станций и

спутниковых геодезических реперов для контроля относительного

положения статических объектов неудобно по ряду причин: высокая

потребляемая мощность элементов сети, необходимость прокладки кабеля в

точки мониторинга, высокая стоимость системы.

В последние годы, в области мониторинга состояния объектов

транспортной инфраструктуры, а также промышленного и гражданского

строительства, наметилась тенденция более широкого использования

автоматизированных систем на основе датчиков физического состояния для

оценки текущего технического состояния инженерных сооружений и

конструкций. В общем случае, эти системы мониторинга включает набор

различных датчиков, устройства сбора данных с датчиков (регистраторы) и

набор программ, которые предназначены для управления процессом сбора

данных, их хранения в базе данных, обработки данных с использованием

специальных процедур и алгоритмов. Преимущества использования таких

29

датчиков — простота установки, возможность объединения в сеть и

относительно невысокая стоимость чувствительного элемента.

За рубежом их называют системами мониторинга здоровья

конструкций «Structural Health Monitoring» (SHM). В атомной энергетике эти

системы называются «On-Line Мonitoring» [25], что можно перевести как

текущий мониторинг. Основное назначение систем мониторинга

заключается в выявлении зарождающихся дефектов и повреждений в

материалах различных конструкций.

В публикациях [26, 27] можно найти информацию об использовании и

результатах эксплуатации автоматизированных систем мониторинга,

разработанных в рамках принципов SHM. Ниже приведены примеры

работающих автоматизированных систем мониторинга:

а) мосты в Канаде: John Hart, Portage Creek, Confideration, Taylor и

другие объединенные в сеть ISIS Canada Research Network [28]

(www.isiscanada.com);

б) мосты в Гонконге: Tsing Ma [29], Ting Kau [30], Kap Shui, на

которых установлены сотни деформационных датчиков в рамках SHM.

в) мосты Seohae, Banghwa Youngjong, построенные в 2000г., включены

в объединенную сеть системы управления мостами, созданную и

эксплуатирующуюся Корпорацией Шоссе Кореи [31].

г) многоуровневая транспортная развязка: Шоссе № 30, Мадрид

(Испания) [32].

д) система геотехнического мониторинга участка железной дороги:

железнодорожный мост + тоннель (Венесуэлла) [32].

Примером отечественного опыта реализации систем мониторинга

состояния инженерной инфраструктуры на основе датчиков физического

состояния может служить многофункциональный высотный комплекс

SIEMENS-АФК: мониторинг напряженно-деформированного состояния

30

конструкции, контроль контактных напряжений, анализ моментов в пилонах)

(г. Москва) [33].

В нашей стране и за рубежом существуют фирмы, которые

разрабатывают и выпускают оборудование для обеспечения работы

автоматизированных систем мониторинга.

Так, швейцарская компания Leica Geosystems [34] выпускает

оборудование для мониторинга: тахеометры, экстенсометры, лазерные и

оптические уровни, инклинометры Nivel20, GPS-приемники,

метеорологические сенсоры.

В нашей стране также есть компании, которые занимаются разработкой

и установкой автоматизированных систем мониторинга. Некоторые фирмы

активно сотрудничают с зарубежными производителями и используют в той

или иной степени зарубежное оборудование. Например, системы

мониторинга устанавливает компания ООО «ГПаКО» «Геофизические

системы контроля информации» [32] — при сотрудничестве с итальянской

компанией Sisgeo [36], ООО НПП «Геотек» (г. Пенза) — занимается

автоматизированным мониторингом деформационного состояния

сооружений, НПК «Мониторинг-центр» (г. Москва) — специализируется в

области строительного мониторинга на базе волоконно-оптических датчиков

деформации и температуры, НПО «СОДИС» (г. Москва).

Автоматизированные системы мониторинга обладают следующими

преимуществами:

а) обладают способностью выявлять места возникновения дефектов и

оценивать остаточный ресурс сооружения;

б) работают непрерывно и позволяют контролировать параметры

технического состояния объекта в режиме реального времени;

в) применение автоматизированных систем мониторинга позволяет

назначать плановый ремонт объектов не по графику, а по их фактическому

31

техническому состоянию, что увеличивает межремонтные сроки и сокращает

затраты при их эксплуатации;

г) использование автоматизированных систем мониторинга повышает

безопасность эксплуатации, так как они непрерывно оценивают техническое

состояние конструкций и сооружений, и в случае превышения

контролируемых параметров выдают сообщение на рабочее место оператора.

Следует отметить и экономический эффект от применения этих систем.

Автоматизированные системы мониторинга при стоимости порядка процента

от цены сооружения обеспечивают длительную и безопасную эксплуатацию

объекта и своевременное проведение ремонтных работ, позволяя, таким

образом, экономно расходовать средства.

1.3 Потребность в трудовых ресурсах

1.3.1 Для производства ИКСМ необходимы следующие специалисты и

работники:

а) руководитель работ (высшее образование, ученая степень)– 1ставка;

б) системные программисты (высшее образование) – 3 ставки;

в) инженеры по разработке датчиков (высшее образование) – 3 ставки;

г) конструктор (высшее образование) – 1 ставка;

д) специалисты рабочих специальностей (слесари, токари, сварщики) –

3 ставки.

1.3.2 Для установки ИКСМ на объектах транспортной инфраструктуры

необходимы следующие трудовые ресурсы:

а) инженер (высшее образование) – 1 ставка;

б) специалисты рабочих специальностей (слесари) – 2 ставки.

1.3.3 Для эксплуатации ИКСМ предприятиями, осуществляющими

мониторинг необходимо осуществлять деятельность по повышению

квалификации. Для этого необходимы следующие трудовые ресурсы:

32

а) руководитель (администратор) курсов повышения квалификации

(высшее образование, ученая степень)– 1ставка;

б) системный программист (высшее образование, ученая степень, опыт

работы в сфере высшего образования) – 1 ставка;

в) инженеры по разработке датчиков (высшее образование, ученая

степень, опыт работы в сфере высшего образования) – 3 ставки;

г) методист (высшее образование) – 1 ставка.

В реализации программ повышении квалификации целесообразно

использовать контингент специалистов и работников сферы производства

ИКСМ, владеющие знаниями в сфере устройства программно-технического

комплекса, но и базой данных по разработке датчиков физического

состояния, особенностями организации работ по интерпретации данных и

другими знаниями, накопленными на основе взаимодействия с

эксплуатантами системы. Программы повышения квалификации не

выделяются в отдельную статью расходов и могут быть реализованы в

рамках программы сопровождения системы.

1.4 Необходимое для производства ИКСМ оборудование

1.4.1. Для разработки и адаптации к объектам транспортной

инфраструктуры типов датчиков и специализированного программного

обеспечения необходимы персональные компьютеры с установленным

лицензионным программным обеспечением - 4 ед.

1.4.2. Для подготовки конструкторской документации необходим один

комплект компьютерной техники с установленным специализированным

лицензионным программным обеспечением.

1.4.3. Для производства структурных элементов ИКСМ требуется

аренда токарного, слесарного и сварочного оборудования и помещений для

производства соответствующих работ.

33

1.4.4. Для обучения персонала организаций, использующих ИКСМ,

требуется презентационное мультимедийное оборудование.

1.5 Калькуляция себестоимости ИКСМ

В расчете калькуляции кроме прямых расходов на заработную плату и

социальные отчисления приняты расходы на приобретение основных

компонентов ИКСМ и стоимость специализированного программного

обеспечения, приходящееся на единицу изделия с учетом расходов на

установку, локализацию базы данных и сопровождение в первые два года

эксплуатации в сумме – 5 000 000 рублей:

а) расходы на приобретение комплектующих для ИКСМ;

б) амортизация специализированного оборудования для монтажа и

тестирования ИКСМ в арендуемом помещении в сумме 3600 тыс. руб. с

процентной ставкой 10% и линейным методом амортизации;

в) расходы на аренду помещения в сумме 1000, 00 тыс. руб. в год;

г) амортизация нематериальных активов в результате выполнения НИР

и ОКР на этапе разработки ИКСМ) На стадии выполнения НИР на тему


объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог» было

затрачено 5 000 000 рублей из средств федерального бюджета и 1 000 000

рублей из внебюджетных средств, а на стадию выполнения ОКР необходимо

5 000 000 рублей.

При этом стоимость специализированного программного обеспечения

приведенного к единице комплекса оценивается в 750 тыс. рублей, стоимость

одного персонального компьютера – 85 тыс. руб. Общая стоимость

компьютерной техники и лицензированного и специализированного

программного обеспечения на единицу ИКСМ составит – 1490 тыс.руб.

На основе представленного проекта технического задания на

проведение ОКР по теме «Комплексная информационно-

34

телекоммуникационная система мониторинга объектов инфраструктуры

автомобильных и железных дорог» определен состав компонент данной

разработки, а именно:

а) датчик температуры - 8 шт;

б) датчик влажности – 8 шт;

в) струнный датчик линейных перемещений – 1 шт;

г) виброакустический датчик – 5 шт;

д) контроллер - 8 шт.;

е) модуль zigbee - 10 шт.

ж) инклинометрический датчик– 1 шт;

и) технологическая ЭВМ– 2 шт;

к) радиомодем– 2 шт;

л) АРМ оператора– 2 шт;

м) GSM модем– 2 шт;

Калькуляция себестоимости ИКСМ приведена в таблице 1.3.

В стоимость производства входит заработная плата работников

основного производства в соответствии с п. 3., которая определена на

уровне:

а) руководитель работ – 65 000 рублей;

б) системные программисты (высшее образование) – 52 000 рублей;

в) инженеры электронщики (высшее образование) – 35 000 рублей;

г) инженер геофизик (высшее образование) – 35 000 рублей;

д)- конструктор (высшее образование) – 32 000 рублей;

е) специалисты рабочих специальностей (слесари, токари, сварщики) –

25 000 рублей.

ж) методист (высшее образование) – 18 000 рублей.

и) инженер (высшее образование) – 35 000 рублей.

35

Таблица 1.3 – Калькуляция расходов на изготовление ИКСМ, тыс. руб.

Наименование расходов На ед. изделия

Прямые расходы, всего 1723,64 Из них: Заработная плата основного персонала 268,00 в том числе руководитель работ - 1 ед. 32,50 системный программист (высшее образование) - 3 ед. 78,00 инженеры по разработке датчиков (высшее образование) - 3 ед. 52,50 конструктор (высшее образование) - 1 ед. 16,00 специалисты рабочих специальностей (слесари, токари, сварщики) - 3 ед. 37,50 методист (высшее образование) - 1 ед. 9,00 инженер (высшее образование) - 1 ед. 17,50 специалисты рабочих специальностей (слесари) - монтажники - 2 ед 25,00 Единый социальный налог 80,94 Аренда помещения 41,67 Стоимость основных компонентов ИКСМ, всего 1272,20 в том числе датчик температуры - 8 шт; 16,00 датчик влажности – 8 шт; 96,00 струнный датчик линейных перемещений – 1 шт; 7,20 виброакустический датчик – 5 шт; 39,50 контроллер - 8 шт.; 76,00 модуль zigbee - 10 шт. 295,00 инклинометрический датчик– 1 шт; 30,00 технологическая ЭВМ– 2 шт; 170,00 радиомодем– 2 шт; 17,00 GSM модем– 2 шт; 17,00 расходные материалы для монтажа 18,50 лицензированное и специализированное ПО, компьютерная техника 490,00 Амортизация оборудования 15,00 Нематериальные активы 45,84

36


Накладные расходы, всего 25,00 Всего расходов 1748,64 Рентабельность (5%) 87,43 Итого расходов 1836,07 НДС 330,49 Итого с НДС 2166,56

В месяц предусматривается сборка, отладка и поставка двух единиц

ИКСМ.

Текущие расходы на месяц и год сборочной линии ИКСМ

представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Расходы линии по сборке ИКСМ, тыс. руб.

Наименование расходов Месяц Год Прямые расходы, всего 3447,27 41367,26 Из них: Заработная плата основного персонала 536,00 6432,00 Единый социальный налог 161,87 1942,46 Аренда помещения 83,33 999,96 Стоимость основных компонентов ИКСМ, всего 2544,40 30532,80 Амортизация оборудования 30,00 360,00 Нематериальные активы 91,67 1100,04 Накладные расходы, всего 50,00 600,00 Всего расходов 3497,27 41967,26 Рентабельность (5%) 174,86 2098,36 Итого расходов 3672,14 44065,63 НДС 660,98 7931,81 Итого с НДС 4333,12 51997,44

37

1.6 Факторы финансовой и экономической привлекательности

проекта

Основные задачи, решаемые информационно-телекоммуникационной

системой мониторинга на автомобильных и железных дорогах, определяют

составляющие финансовой экономической привлекательности:

а) текущий контроль состояния объекта транспортной

инфраструктуры, выявление и позиционирование деформаций (зарождения

деструктивных процессов ) в теле объекта и т.п., своевременное выявление

отклонений технических параметров элементов инженерных конструкций

для планирования работ по их текущему содержанию, исключить

внеплановые остановки или ограничения в дорожном движении по

состоянию (аварийному) объектов транспортной инфраструктуры;

б) выявление ослабленных зон и переувлажненных грунтов в верхней

части разреза земляного полотна, определение уровня грунтовых вод,

позиционирование разделительных слов для принятия решений по

проведению текущих ремонтных работ.

В целом, составляющие финансовой и экономической эффективности и

целесообразности формулируются за счет:

а) сокращения потерь предприятий (транспорта и других отраслей

экономики) от «внеплановой остановки» дорожного движения на авто- и

железнодорожных магистралях;

б) потерь от дорожно-транспортных происшествий в связи

несоответствующим состоянием дорог и объектов транспортной

инфраструктуры, несвоевременным выявлением дефектов в инженерных

конструкциях;

в) сокращения расходов на проведение работ по текущему содержанию

объектов инженерной инфраструктуры автомобильных и железных дорог за

счет качественной и своевременного мониторинга.

38

По оценкам экспертов Минтранса, большая часть российских дорог

нуждаются в ремонте и реконструкции: 92% трасс нуждаются в расширении,

59,5% дорог не соответствуют транспортно-эксплуатационным показателям

[64]. Растет число объектов транспортной инфраструктуры, повышающие

безопасность дорожного движения, таблица 1.5.

Таблица 1.5 – Объекты, повышающие безопасность дорожного движения на

автомобильных дорогах федерального значения (на конец года) [65].

Наименование объекта 2000 2005 2008

Съезды с твердым покрытием с основной дороги, тыс. шт. 32,6 34,7 37,5

Укрепление обочин, тыс. км 44,6 51,4 59,3

Ограждения барьерного типа, тыс. км 6,8 10,1 12,4

Сигнальные столбики на бровке земляного полотна, тыс. шт. 426,9 537,1 765,2

Повышенный колесоотбойный брус на искусственных сооружениях, тыс. пог. м 376,5 391,9 426,8

Пешеходные переходы в разных уровнях, шт.: 107 120 175

Транспортные развязки в разных уровнях на пересечениях железнодорожных путей и автомобильных дорог, шт.:

671 681 486

«Транспорт играет центральную роль в процессе развития. Он

обеспечивает передвижение людей, товаров и услуг, расширяет возможность

трудоустройства. Однако, наряду с тем, что транспортные инвестиции

повышают уровень общественного благосостояния, они также могут

создавать угрозы или риски, вызывающие острые или хронические

последствия для здоровья людей, нанося ощутимый ущерб экономике. Более

того, отмечают эксперты Всемирного банка, растущие масштабы этой

проблемы чреваты последствиями для всей страны, обостряя

демографический кризис и еще больше обременяя экономику, теряющую

39

миллиарды долларов в результате ДТП.» [66]. Далее там же отмечается, что

«если отбросить в сторону факторы, произошедшие по вине самих

водителей, то одной из главных причин ДТП становится плохое состояние

автомобильных дорог. Дорожно-транспортный травматизм, акцентируют во

Всемирном банке, влечет за собой серьезные социально-экономические

последствия. При расчете общей суммы экономических потерь учитывается

стоимость сокращения объема производства и потребления получивших

травмы людей, а также стоимость ресурсов, израсходованных на лечение,

которые в иных обстоятельствах могли быть направлены на повышение

общественного благосостояния. Расчеты МВБ РФ свидетельствуют о том,

что ежегодный ущерб от ДТП в России достигает 2,5% ВВП или около

26 млрд. долларов, которые могли быть направлены в экономику, а не в

здравоохранение», таблица 1.6.

Таблица 1.6 – Число происшествий на транспорте и пострадавших в них [67]

Наименование показателя 1995 2000 2005 2008

Железнодорожный транспорт общего пользования

Число происшествий 28 7 5 6

Погибло, человек 17 3 1 -

Ранено, человек 25 5 1 1

Автомобильный транспорт

Число происшествий на автомобильных дорогах и улицах – всего, тыс. 167,3 157,6 223,3 218,3

40


в том числе по вине индивидуальных владельцев транспортных средств 87,5 93,1 150,0 156,1

Погибло в происшествиях на автомобильных дорогах и улицах – всего, тыс. человек

32,8 29,6 34,0 29,9


Ранено в происшествиях на автомобильных дорогах и улицах – всего, тыс. человек 183,9 179,4 274,9 270,9


То есть, Россия теряет на ДТП около триллиона рублей в год.

Ущерб в результате ДТП включает в себя несколько составляющих:

а) ущерб от гибели и ранения людей;

б) ущерб от повреждения транспортных средств;

в) ущерб от порчи или утраты груза;

г) ущерб от повреждения дорожных сооружений.

Ущерб от гибели и ранения людей составляет самую значительную

часть ущерба от дорожно-транспортного происшествия.

Ущерб от дорожно-транспортного происшествия оценивается на

основании расчета прямых и косвенных экономических потерь.

К прямым (непосредственным) относятся экономические потери

владельцев подвижного состава автомобильного транспорта, службы

эксплуатации дорог и грузоотправителей, затраты ГИБДД МВД России и

юридических органов на расследование дорожно-транспортных

происшествий, медицинских учреждений на лечение потерпевших, затраты

предприятий и организаций, сотрудники которых стали жертвами аварий

(оплата листков нетрудоспособности, выдача пособий), затраты

41

государственных органов социального обеспечения (пенсии) и страховые

выплаты.

К косвенным относятся экономические потери вследствие временного

или полного выбытия человека из сферы материального производства,

нарушения производственных связей и моральные потери.

Большие потери демографических и материальных ресурсов,

сопутствующие автомобилизации, стали комплексной социальной

проблемой и препятствием для экономического роста страны.

По предварительным расчетам социально-экономический ущерб от

дорожно-транспортных происшествий в 2009 году оценивается в 810,1 млрд.

рублей, таблица 1.7.

Таблица 1.7 – Социально-экономические потери от дорожно-транспортной

аварийности в 2009 году, млрд. руб.[63]

Наименование показателя ДТП с пострадавшими

ДТП с материальным ущербом

Всего

Ущерб от гибели людей 389,4 0 389,4 Ущерб от ранения людей 165,8 0 165,8 Ущерб от повреждения транспортных средств

26,2 195,7 221,9

Прочий ущерб 7,5 25,4 32,9 Всего 589,0 221,1 810,1 Доля в общем ущербе 72,7 % 27,3 % 0

Один из основных факторов ДТП является состояние дорог и объектов

инженерной инфраструктуры. По экспертным оценкам ДТП из-за плохого их

состояния оценивается от 20 до 50%. Причем под «плохой дорогой или

объектом инженерной инфраструктуры» понимается несоответствие

интенсивности движения их техническому состоянию. Так, в одной из

42

центральных субъектов России «Каждая вторая авария в регионе связана с

неудовлетворительным состоянием дорожного полотна, отмечает

заместитель начальника УГИБДД по Воронежской области Николай

Феоктистов на заседании комиссии по безопасности дорожного

движения»[68]. Или «Статистика ДТП утверждает, что весной почти каждое

шестое дорожно-транспортное происшествие случается из-за ужасного

состояния отечественных трасс.»[69]

Для расчетов экономии от использования ПТК на автодорожном

комплексе примем равным 0,1% процента ущерба от ДТП на автодорогах (в

ценах 2009 года), т.е. 810*0,001= 0,810 млрд. руб.

При общем объеме внедрения на территории РФ ПТК в количестве 140

единиц, экономия на единицу составит 0,810 /140*1000= 5785,71 тыс. руб.

На железнодорожном транспорте в числе основных причин сходов

подвижного состава в грузовых поездах являются отступления от норм

содержания пути (30-40%), нарушения технологии производства путевых

работ (около 11%), деформация земляного полотна (около 5%) в том числе,

связанные с недостаточным качеством проведения работ по дефектоскопии.

Таким образом, около половины причин приходится на «путь и инженерные

сооружения». Так за 2010 год «Факторный анализ случаев нарушений

безопасности движения показывает, что 80% событий допущено по

причинам: неисправности пути, потребовавшие выдачи приказа о закрытии

движения или ограничения скорости до 15 км/час – 24%; сходов при

маневровой работе – 21%; неисправности пути, вызвавшей задержку поезда

более 1 часа – 16%; неограждение места производства работ и изломов

рельсов – по 11%.»[70]. Ситуация в 2011 году существенно не изменилась,

рисунок 1.1.

43

Рисунок 1.1 – Сходы подвижного состава в грузовых поездах в 2011 г

[71].

Дальнейшая интенсификация эксплуатации инфраструктуры

железнодорожного транспорта в условиях роста перевозок актуализирует

вопросы ускоренной и качественной диагностики состояния пути и объектов

транспортной инфраструктуры.

В отличие от автомобильного транспорта потери от ДТП, браков в

работе и срывов графика движения на железнодорожном транспорте имеет

большую дисперсию. Количество крупных крушений и аварий

несопоставимы с мелкими браками в работе с событиями, вызвавшие

нарушения технологических процессов на транспорте, рисунки 1.2- 1.3.

44

Рисунок 1.2 – Динамика нарушений безопасности движения на

железных дорогах ОАО «РЖД» в 203-2011 гг. [71]

«По относительному числу сходов подвижного состава в поездах

Российские железные дороги уже в настоящее время являются одними из

лучших в мире (0,047 схода на 1 млн. поездо-км). При этом следует иметь в

виду, что классификация нарушений безопасности движения в России

значительно отличается от классификации железных дорог Европы, США,

Канады, Австралии и других стран. В частности, в США к учету приняты

только те нарушения, которые нанесли ущерб более $8,5 тыс. в 2008 г., $8,9

тыс. в 2009 г, $9,2 тыс. в 2010 г. Для сравнения: на железных дорогах ОАО

45

«РЖД» в 2010 г. произошло 2656 событий «неисправность технических

средств, в результате которых допущена задержка поезда на 1 ч и более» с

общим ущербом на сумму 29636,8 тыс. руб. В среднем на одно событие

приходится 11,2 тыс. руб., или $360.» [71]

Рисунок 1.3 – Количество нарушений безопасности движения по

железным дорогам в 2010-2011 гг.[71]

С начала 2012 года на ОАО «РЖД» сформированы и функционируют

структурные подразделения по обслуживанию инженерных сооружений на

железнодорожном транспорта в составе дирекции инфраструктуры.

Статистика по задержкам, сходам и крушениям по состоянию инженерных

сооружений по ОАО «РЖД» отдельно не велась, поскольку они до

последнего отчетного года находились в подчинении хозяйства пути.

В соответствии с приведенными ставками потерь от неисправностей и

браков, потери ОАО «РЖД» путевому хозяйству составляет 24192,00

тыс.руб. Кроме потерь поездо-часов простоя, основные потери

железнодорожного транспорта из-за неудовлетворительного

(ненадлежащего) состояния путевого хозяйства связаны с сокращением

пропускной способности участков при предупреждениях на снижение

46

скорости движения. По экспертным оценкам эти потери составляют 98 млн.

руб. в год. Экономия расходов на заработную плату и использовании

низкоэффективного оборудования дефектоскопии составит 58 млн. руб.

Суммарная экономия от использования ИКСМ на железнодорожном

транспорте составит 170 млн. руб. или в расчете на один комплекс 170/18

*1000 = 9444,44 тыс. руб.

Оценочная длительность проекта или период планирования в оценке

эффективности проекта определяются:

а) период времени на выполнение научно-исследовательских работ

12 месяцев (1 год);

б) период времени на выполнения опытно-конструкторских работ

12 месяцев (1 год);

в) время на коммерциализацию проекта 60 дней.

Затраты времени на коммерциализацию включает договорную работу с

потребителями продукции, аренда и закупка и монтаж оборудования для

производства ПТК, формирование штата работников.

1.7 Потребность в инвестиционных и оборотых средствах

Для реализации данного проекта требуются следующие инвестиции:

а) на стадию выполнения НИР 6 000 000 рублей;

б) на стадии выполнения ОКР необходимо затратить 5 000 000 рублей;

в) на стадии коммерциализации, затраты на закупку и монтаж

оборудования а именно, аренда помещений для организации сборочной

линии, а также установку соответствующего оборудования до 1 000 000

рублей, оборудование для сборочной линии – 3600 00 рублей.

Потребность в оборотных средствах формируются заработной платой

основного производственного персонала, потребностями в закупке

комплектующих и арендными платежами.

47

Учитывая небольшой срок оборота средств в 15 дней потребность

нормируемыми оборотными средствами в расчетах экономической

эффективности проекта можно пренебречь.

1.8 Оценка показателей экономической и социальной

эффективности проекта

В процессе реализации проекта будет создано до 15

высокооплачиваемых рабочих мест на период реализации проекта принятая

равным 10 лет.

Проект имеет высокую социальную значимость, выраженную в

снижении рисков в организации движения на дорогах за счет надежности

объектов транспортной инфраструктуры, увеличении скоростей движения и

повышении качества жизни населения.

Расчет интегральных показателей экономической эффективности

проекта, приведенные в таблице 1.8, показывают быструю окупаемость

ИКСМ. Это связано, с экономией потерь от предотвращенных ДТП на

железнодорожных и автомобильных дорогах страны, связанные с

надлежащим содержанием объектов транспортной инфраструктуры.

48

Таблица 1.8 – Расчет интегральных показателей эффективности проекта

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024

1 Расходы по проекту, всего млн.руб. 6,00 5,00 55,60 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 534,57

1.1 то же, с нарастающим итогом млн.руб. 6,00 11,00 66,60 118,59 170,59 222,59 274,59 326,58 378,58 430,58 482,58 534,57 534,57

в том числе

1.2единовременные расходы на разработку ИКСМ млн.руб. 6,00 6,00

1.3 расходы на выполнение ОКР млн.руб. 5,00 5,00

1.3 оборудование и их монтаж млн.руб. 3,60 3,60

1.4 текущие расходы на сборку системы млн.руб. 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 52,00 519,97

2 Итого дисконтированные расходы млн.руб. 6,00 4,52 45,53 38,54 34,88 31,56 28,56 25,85 23,39 21,17 19,16 17,34 296,51

2.1 то же, с нарастающим итогом млн.руб. 6,00 10,52 56,06 94,60 129,47 161,04 189,60 215,45 238,84 260,01 279,17 296,51 296,51

3Среднее число эксплуатируемых систем в год ед. 6 18 30 42 54 66 78 90 102 114

3.1 в том числе на автодорогах ед. 4 14 22 30 38 48 60 72 84 98

3.2 на железных дорогах ед. 2 4 8 12 16 18 18 18 18 18

4Экономия от эксплуатации системы ИКСМ , всего млн.руб. 42,03 118,78 202,84 286,90 370,97 447,71 517,14 586,57 656,00 737,00 3965,95

в том числе

4.1

Экономия расходов от эксплуатации системы ИКСМ на предприятиях дорожного комплекса

млн.руб. 23,14 81,00 127,29 173,57 219,86 277,71 347,14 416,57 486,00 567,00 2719,29

4.2

Экономия расходов от эксплуатации системы ИКСМ на предприятиях железнодорожного транспорта

млн.руб. 18,89 37,78 75,56 113,33 151,11 170,00 170,00 170,00 170,00 170,00 1246,67

5Экономия расходов, с нарастающим итогом 42,03 160,81 363,65 650,56 1021,52 1469,24 1986,38 2572,95 3228,95 3965,95 3965,95

6Итого дисконтированная экономия расходов млн.руб. 34,42 88,03 136,05 174,15 203,78 222,57 232,65 238,81 241,70 245,74 1817,93

6.1 то же, с нарастающим итогом млн.руб. 34,42 122,46 258,51 432,66 636,44 859,01 1091,67 1330,48 1572,18 1817,93 1817,93

7 Сальдов экономии и расходов по проекту7.1 без дисконтирования млн.руб. -6,00 -11,00 -24,57 42,21 193,06 427,97 746,94 1142,65 1607,80 2142,37 2746,37 3431,38 3431,38

7.2 с дисконтированием млн.руб. -6,00 -10,52 -21,63 27,86 129,04 271,62 446,84 643,56 852,82 1070,47 1293,01 1521,42 1521,42

Всего№

п/пНаименование показателя Ед. изм

Период планирования

49

Простой срок окупаемости проекта от начала НИР по теме составит - 3,37

лет.

При принятой ставке дисконтированияравной 10,5%, дисконтированный

срок окупаемости составляет 3,44 лет.

Экономия потерь за 10 лет эксплуатации ПТК на дорогах и объектах

транспортной инфраструктуры составит без дисконтирования 3431,38 млн. руб. а

с дисконтированием 1521,42 млн. руб.

1.9 Оценка и управление рисками инвестиционного проекта

Характерной особенностью инвестиционной и инновационной

деятельности является наличие некоторого уровня неопределенности и рисков,

связанные с долгосрочностью реализации проекта и зависимостью

результативности от изменений макроэкономического окружения. Величина

рисков определяется эффективностью планирования, точностью прогноза,

состоянием рынка, динамикой цен на ресурсы и зависит от множества иных

факторов, которые в совокупности образуют матрицу рисков инвестиционного

проекта.

В целом, концепция менеджмента риска при проектировании

рассматривает процесс управления рисками проекта, осуществляемый путем

выполнения взаимосвязанных этапов:

а) Определение ситуации и факторов генерации рисков, включая

технические, общие, коммерческие, политические, финансовые, юридические,

договорные и рыночные, которые могут ограничивать или изменять направление

проекта. Достаточное исследование на этапе патентного поиска и анализ

предложений аналогичных систем на рынке, ориентация на использование

разрабатываемой системы в комплексе с различными системами обеспечивают

низкие риски проекта.

б) Идентификация рисков проекта по функциональным областям

реализации предусматривает оценку его зависимости начиная от

организационного проекта предприятия, заканчивая ликвидностью активов.

Организационная форма управления предприятия носит линейный характер по

50

структуре и проектный по форме организации производства, что снижает риски

отдельных стадий реализации проекта. Причем, снижение рисков можно также

достичь за счет проведения тендера на производство изделия, что позволить

снизить издержки производства, от сокращения заработной платы работников.

Низкая фондоемкость производства, также положительно скажется на

сокращении рисков проекта.

Существенными рисками остаются обеспечение комплектующими

производства, а также маркетинговые (реализационные) риски. В целях

снижения данных видов рисков проектом должно быт предусмотрено

заключение долгосрочных соглашений на поставку комплектующих и договоров

на поставку комплектующих и реализацию (продажи) собранных систем.

Для снижения рисков данного вида следует провести активные

исследования рынка сбыта продукции для изучения потребительских

предпочтений в продукции, провести стандартизацию и сертификацию изделия

на совместимость использования в составе комплексов дефектоскопии и

георадиолокации при проведении широкого спектра работ.

В процессе реализации проекта требуется проведение риск-аудита сфер

производства, сбыта и поставок комплектующих. Формирование системы учета

рекламаций и мониторинга рынка и потребительских предпочтений – являются

направлениями снижения рисков данного проекта.

в) Оценка рисков. Для выявления рисков проекта следует использовать

частоту обращений за консультациями работников предприятий,

эксплуатирующих систему. Для снижения рисков и повышения лояльности

клиентов к продукции следует организовать службу онлайновой поддержки для

клиентов.

г) Обработка и реагирование на риск, заключается в идентификации и

осуществлении рентабельных действий, позволяющие сделать риск допустимым.

Одним из активных схем воздействия на риск является выработка позиции по

отношению к конкретному риску – принятие его либо уклонение, предложение

51

мероприятий по минимизации последствий рисковых событий. Для целей

управления рисками можно использовать следующие методы:

1) организация производства изделий под заказ;

2) организация поставок в соответствии с графиком производства;

3) контроль и сопровождение продукции;

4) проведение семинаров и вебинаров для эксплуатирующих

организаций по установленному графику и другие.

52

2 Обобщение и оценка полученных результатов

2.1 Анализ современной научно-технической, нормативной,

методической литературы по тематике НИР

В работе проведен анализ современной научно-технической, нормативной

и методической литературы. В результате проведенного анализа показано, что от

технического состояния основания железных и автомобильных дорог в

значительной степени зависит безопасность движения. Для обеспечения условий

устойчивого, безопасного и эффективного функционирования транспорта

необходим постоянный систематический мониторинг состояния объектов

инженерной инфраструктуры с выявлением и предупреждением причин,

вызывающих их неисправность. Такой мониторинг природно-техногенных

рисков вдоль опасных участков железных и автомобильных дорог является

действенным инструментом предупреждения и предотвращения событий с

тяжелыми последствиями. Существующие в настоящее время подходы к

мониторингу состояния объектов инженерной инфраструктуры можно разделить

на три группы:



в) системы сигнализации факта появления неисправности.

Эксплуатационные наблюдения включают в себя надзор за состоянием

объектов инфраструктуры и изучение причин появления повреждений,

устанавливаемых на основе осмотров, которые являются средством оценки

текущего состояния. Для железнодорожного пути, такие наблюдения включают в

себя осмотры и проверки (в том числе сооружений и устройств) должностными

лицами с выборочным измерением его параметров, комиссионные осмотры пути

с инструментальной проверкой отдельных его параметров, проверки с

использованием измерительных средств (путеизмерительных и дефектоскопных

вагонов, автомотрис, тележек, ручных шаблонов и др.). При осмотрах и

проверках пути определяют состояние пути, земляного полотна, сооружений,

путевых устройств, выявляют причины, вызывающие неисправности пути,

53



системы оценки технического состояния автомобильной дороги, основанные на

обработке фото- и видеосъемки, производимой с движущегося со скоростью до

50 км/ч автомобиле.

Инженерно-геологические и геофизические методы, к которым относится

бурение скважин с последующим отбором проб грунта и определением в

лабораторных условиях необходимых физико-механических характеристик

грунтовой среды оснований инженерных сооружений, сейсморазведка,

электроразведка, статическое и динамическое зондирование, также позволяют

контролировать техническое состояние объектов инженерной инфраструктуры

транспорта. Однако, практика показывает, что задача своевременного выявления

опасных для движения транспортных средств участков земляного полотна с

использованием только традиционных методов и при существующих темпах их

развития не может быть решена в ближайшие десятилетия. Кроме того, эти

методы не позволяют выполнять диагностирование земляного полотна в

динамике (например, в процессе следования поездов), что очень важно для

любой системы технической диагностики.

Для контроля за положением пути в профиле и плане на Российских

железных дорогах существует специальная реперная система (СРС). СРС широко

применяют на железных дорогах многих стран (Германия, Франция, Бельгия,

Польша, Чехия и др.). СРС на железных дорогах России – это система

геодезических пунктов с известными координатами в плане согласно принятой

для конкретной железнодорожной линии системе координат, высотами в

Балтийской системе высот и пикетажными значениями. Она состоит из пунктов

опорной геодезической сети (ОГС) и рабочей сети (PC). СРС включает в себя

также систему привязок пути к рабочим реперам.

Достоинство реперной системы заключается в том, что постановка пути в

проектное положение осуществляется один раз, а в последующем исправляют

только отступления от первоначального положения. Это требует значительно

54

меньших затрат на контроль за положением рельсошпальной решетки, а также на

наблюдения за деформациями земляного полотна и других инженерных

сооружений.

Для измерения геометрических параметров элементов автомобильных

дорог, помимо геодезических приборов и инструментов (нивелиры, теодолиты,

тахеометры, дальномеры, геодезические рейки, землемерные ленты и рулетки,

вешки и др.), применяют специализированные передвижные лаборатории,

оборудованные соответствующим измерительным оборудованием. Среди них

можно выделить передвижные лаборатории – КП – 514МП и КП – 514МПГ,

выпускаемые Саратовским научно-производственным центром ГП «Росдортех».

Эти лаборатории позволяют измерить: высотные отметки, продольный и


Контроль параметров прочности и деформируемости земляного полотна и

дорожных покрытий на железных и автомобильных дорогах осуществляется

методом нагрузочных испытаний. Для этих целей на железнодорожном

транспорте используют нагрузочные поезда (СПМ-18, СМ-460).

Следующий подход к мониторингу состояния объектов инженерной

инфраструктуры железных и автомобильных дорог известный в литературе

заключается в комплексном использовании пространственных данных

аэрокосмического, спутникового позиционирования ГЛОНАСС/GPS,

геопространственных данных (электронных карт), позволяющих получать

снимки высокого пространственного и спектрального разрешения и на этой базе

оценивать состояние и прогнозировать динамику развития обнаруженных

дефектов, оползневых, карстовых и других процессов.

Примерами реализации подобных систем являются: создание типовой

системы спутникового мониторинга и прогнозирования природно-техногенных

опасностей при эксплуатации железной дороги и прилегающей к ней территории

с использованием технологии ГЛОНАСС/GPS (на примере эксплуатации участка

Северо-Кавказской железной дороги Туапсе - Адлер), система спутникового

мониторинга и прогнозирования состояния моста через р. Енисей с

55

использованием систем ГЛОНАСС/GPS, система спутникового мониторинга и

прогнозирования состояния конструкций Нижнекамской ГЭС с использованием

систем ГЛОНАСС/GPS.

В последнее время для мониторинга состояния инженерных объектов все

чаще применяют технологию беспроводных сенсорных сетей (БСС). Основным

элементом таких систем является беспроводной сенсорный узел, в состав входят

пять основных элементов: приемо-передающее устройство, микроконтроллер и

модуль памяти, программное обеспечение, автономный источник питания и

система сенсоров. Мониторинг с применением этой технологии сводится к

наблюдению за протеканием деформационных процессов в контролируемых

объектах, диагностированию текущих состояний и прогнозирования их

дальнейшего развития.

Основным недостатком большинства перечисленных выше систем,

позволяющих сигнализировать факт появления неисправности, является

отсутствие возможности прогнозирования развития этих процессов. Система

мониторинга состояния инженерных объектов на сети железных и

автомобильных дорог должна создаваться как единая система, включающая

комплекс различных методов диагностики и режимных наблюдений, но,

учитывая многообразие инженерно-геологических условий и индивидуальных

особенностей контролируемых объектов, для каждого из них этот комплекс

должен содержать различный набор методов и средств диагностики. Таким

образом, сделан вывод о том, что создание интеллектуальной системы

мониторинга состояния объектов транспортной инфраструктуры автомобильных

и железных дорог, позволяющих анализировать их состояние и выявлять

зарождение деструктивных процессов, что позволит принимать своевременные

решения по обеспечению безопасности движения транспортных средств.

Анализ существующей литературы позволяет сделать вывод о том, что

основными принципами современной концепции развития эффективных систем

мониторинга за состоянием объектов инженерной инфраструктуры железных и

автомобильных дорог можно считать:

56

а) постоянство мониторинга состояния инженерных объектов;

б) осуществление интеллектуального анализа получаемых данных;

в) выявление факта развития деструктивных процессов;

г) прогнозируемость состояния инженерных объектов;

д) оперативность и достоверность получения информации;

е) автоматический режим выработки предупреждающих сигналов;

ж) возможность своевременно принятия управленческих решений;

и) малозатратность.

2.2 Анализ потенциально опасных объектов на сети железных и

автомобильных дорог

Одним из важнейших критериев надежности функционирования

автомобильных и железных дорог, является обеспечения безопасности для

перевозимых пассажиров и грузов. В результате проведенного анализа

потенциально-опасных объектов на сети железных и автомобильных дорог

показано, что помимо дефектов и деформаций, существует вероятность

воздействия на объекты транспортной инфраструктуры таких внешних факторов

как: землетрясение, оползень, обвал, сель, карст, просадка в лесовых грунтах,

эрозия, переработка берегов, цунами, лавина, наводнение, подтопление, затор,

штормовой нагон воды, сильный ветер, смерч, пыльная буря, суховей, сильные

осадки, засуха, заморозки, туман, гроза, природный пожар. Каждое из этих

воздействий может нарушить работу транспортных объектов.

Приведена таблица факторов, формирующих риски потери

работоспособности объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог

согласно ГОСТ Р.22.06-95 (таблица 2.1).

57

Таблица 2.1 – Источники, поражающие факторы, характер их действия

Источник природной ЧС Наименование

поражающего фактора природной ЧС

Характер действия, проявления поражающего

фактора источника природной ЧС

1 Опасные геологические процессы 1.1 Землетрясение Сейсмический Сейсмический удар.

Деформация горных пород. Взрывная волна. Извержение вулкана. Нагон волн (цунами). Гравитационное смещение горных пород, снежных масс, ледников. Затопление поверхностными водами. Деформация речных русел.

Физический Электромагнитное поле. 1.2 Оползень. Обвал Динамический Смещение (движение)

горных пород. Гравитационный Сотрясение земной поверхности. Динамическое, механическое давление смещенных масс. Удар.

2 Опасные гидрологические явления и процессы 2.1 Сель Динамический Смещение (движение)

горных пород. Гравитационный Удар. Механическое давление селевой массы.

Гидродинамический Гидродинамическое давление селевого потока.

Аэродинамический Ударная волна. 2.2 Лавина снежная Гравитационный Смещение (движение)

снежных масс. Динамический Удар. Давление смещенных масс снега.

58

Источник природной ЧС Наименование

поражающего фактора природной ЧС

Характер действия, проявления поражающего

фактора источника природной ЧС

Аэродинамический Ударная (воздушная) волна. Звуковой удар.

3 Опасные метеорологические явления и процессы 3.1 Сильные осадки. 3.1.1 Продолжительный дождь (ливень)

Гидродинамический Поток (течение) воды. Затопление территории.

3.1.2 Сильный снегопад Гидродинамический Снеговая нагрузка. Снежные заносы.

3.1.3 Сильная метель Гидродинамический Снеговая нагрузка. Ветровая нагрузка. Снежные заносы.

2.3 Методика комплексного обследования объекта инфраструктуры

геофизическими методами

Разработана комплексная методика обследования объектов транспортной

инфраструктуры, основанной на применении современных геофизических

методов. Комплексная методика диагностики позволяет выявлять деформации на

ранней стадии их возникновения.

В методике содержатся следующие рекомендации:

а) проведение комплексной диагностики железных и автомобильных

дорог;

б) выбор основного метода диагностики;

в) выбор оптимального комплекса геофизических методов;

г) сбор и хранение полученных результатов.

Разработана принципиальная схема применения геофизических методов

для диагностики насыпей, которая состоит из последовательности этапов:

а) возбуждение или использование для анализа возникающих при

движении автомобильного и железнодорожного транспорта физических полей в

земляном полотне;

59

б) прием и преобразование ответных сигналов приборами (отклик

системы);

в) регистрация сигналов измерительной аппаратурой;

г) обработка полученной информации;

д) интерпретация и инженерно-геологическое истолкование результатов.

Рассмотрены особенности геофизических методов, используемых при

производстве обследования объектов дорожной инфраструктуры.

2.4 Проведение экспериментальных полевых исследований на объекте

инфраструктуры

В рамках этапа 1 настоящей НИР настоящем приведены результаты

полевых и лабораторных исследований объекта железной дороги на участке 46

км ПК 7-9 перегона Лихая – Морозовская, выполненных комплексом

геофизических методов.

В качестве объекта обследования выбрана высокая насыпь на данном

участке с водопропускной трубой (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Общий вид объекта полевых исследований

Выполнены несколько видов обследований: георадиолокационная диагностика,

виброакустическое обследование, электроразведка и бурение с отбором проб

грунта.

60

Георадиолокационная диагностика выполнялась с использованием

георадара импульсного типа «ОКО-М» с антенными блоками, оснащенными

рупорной конструкцией, центральной частотой 400 МГц и 150 МГц.

Выполнены работы по определению дефектов и деформаций грунтовой

среды тела насыпи и верхней части земляного полотна, а также наличие и размер

балластных углублений.

61

Рисунок 2.2 – Результаты георадиолокационного зондирования

62

С целью определения геологической структуры и физико-механических

свойств грунтов, слагающих основание насыпи, проведено колонковое бурение с

отбором кернов для лабораторных исследований

В лабораторных условиях определены следующие характеристики,

согласно ГОСТ 30416-96:

а) тип грунта;

б) естественная влажность;

г) влажность на границе текучести и раскатывания;

д) число пластичности;

е) показатель текучести.

Результаты георадиолокационного обследования приведены на

рисунке 2.2. Из сравнения данных видно, что наблюдается прогрессирующие

деформации балластного слоя.

Сделаны выводы о том, что балластный слой в исследованных

георадиолокационных разрезах деформирован. Наблюдаются балластные

углубления по обочинам пути и в междупутье. Возникновения балластных

углублений связано с деформационными процессами в теле земляного полотна.

Оползень произошел по поверхности скольжения, георадиолокационными

признаками которой является деформация земляного полотна в

непосредственной близости от второго маркера по обочине четного пути.

Причина этой внезапной деформации возможно связана с накоплением влаги

верхней частью разреза земляного полотна.

Рисунок 2.3 - Амплитуды колебаний блоков грунта под подвижным составом

63

Результаты вибрационной диагностики представлены на рисунке 2.3.

Анализ данных показал, что при движении подвижного состава амплитуда

колебаний увеличивается, что является признаки, характерные для насыпей,

предрасположенных к внезапным деформациям и нуждающимся в

систематическом контроле. Рекомендована разработка в плановом порядке

мероприятий по усилению насыпи.

На рисунке 2.4 приведены результаты обследования насыпи методом

вертикального электрического зондирования (ВЭЗ).

Рисунок 2.4 - Результаты ВЭЗ.

По результатам интерпретации данных геоэлектрического обследования

предположено существование слоя повышенной влажности, максимальные

значения которой наблюдаются до глубины два метра (тѐмно-красная область на

верхней части рисунка). Данный факт связан с балластным углублением и

деформацией земляного полотна в теле насыпи. Граница деформированного

земляного полотна расположена на глубине, 4 метра в районе горизонтальной

координаты 40м.

Полученные в результате отборов пробы грунта прошли испытания в

лабораториях РГУПС по определению типа грунтов, слагающих тело

исследуемой насыпи и их физико-механических характеристик. Результаты

лабораторных исследований приведены в таблице 2.2.

64

Таблица 2.2 – Результаты лабораторных испытаний грунтов

Место отбора проб

грунта, № пробы

Показания

плотномера

Влажность Число

пластичности, Ip

Показател

ь текучести, IL

Тип грунта

естественн

ая, We, %

на границе текучес

ти, WL, %

на границе раскатыв

ания, Wp, %

1 (отбор грунта в

теле насыпи)

14 (0.93-0.95)

29,2 28,7 22,9 5,8 1,08 супесь текучая

2 (отбор грунта в

теле насыпи)

14 (0.93-0.95)

23,4 30,2 20,45 9,75 0,3

суглинок

тугопластичной консистенции

3 (отбор грунта за каменной кладкой

водопропускной

трубы)

32 (0.98) 20,6 30,2 15 15,2 0,37

суглинок(глина) тугопластичной консистенции

Из таблицы 2.2 видно, что грунты тела насыпи значительно увлажнены и в

естественном состоянии находятся на границе текучести. Это приводит к

ослаблению несущей способность земляного полотна насыпи. В графе 3 данной

таблицы приведены результаты исследования грунтов, примыкающих к

каменной кладке водопропускной трубы. Приведенные данные свидетельствуют

о том, что в этой части тела насыпи грунты также значительно переувлажнены.

2.5 Математическое моделирование объектов транспортной

инфраструктуры для определения критических режимов эксплуатации

объекта

В рамках второго этапа НИР проведено математическое моделирование

объектов транспортной инфраструктуры, которое позволило определить

критические режимы эксплуатации следующих транспортных объектов:

а) высокая насыпь;

65

б) откосная зона выемки;

в) тоннель;

г) «нулевое место автомобильной дороги».

Компьютерные модели объектов транспортной инфраструктуры (высокая

насыпь, откосная зона выемки, тоннель, «нулевое место автомобильной дороги»)

должны быть выполнены с учетом реальных геометрических размеров и

конструктивных особенностей объектов, а также с учетом физико-механических

характеристик материалов.

Для обеспечения высокой и стабильной сходимости численного решения и

точности выходных параметров при математическом моделировании, проведен

анализ научных исследований по использованию численных методов расчета

напряженно-деформированного состояния сооружений, который показал, что в

современных условиях наиболее целесообразным методом расчета

геотехнических сооружений является численное моделирование методом

конечных элементов. При этом анализ показывает, что программным пакетом,

который наиболее полно позволяет решать поставленные задачи, является

комплекс ANSYS, широко известный и пользующийся популярностью среди

инженеров. Средства методов конечных элементов ANSYS позволяют проводить

расчеты статического и динамического напряженно-деформированного

состояния конструкций, в том числе геометрически и физически нелинейных

задач механики деформируемого твердого тела. Это позволяет решить широкий

круг инженерных задач, в частности, геотехнические расчеты в области

промышленного, гражданского, гидротехнического, а также транспортного

строительства.

Результаты проведенных исследований показывают, что разработанные

компьютерные модели объектов транспортной инфраструктуры, позволяют

определять набор и значения критических параметров, при которых происходит

отказ в функционировании системы.

Прогнозная оценка состояния железнодорожных насыпей и откосов

выемок проведена с учетом максимально возможной эксплуатационной поездной

66

нагрузки и снижения прочностных характеристик под воздействием природных

факторов.

Проведена оценка устойчивости геотехнических сооружений, на примере

железнодорожной насыпи и откоса выемки, по рассчитанному напряжѐнно-

деформированному состоянию с применением современных программных

комплексов, что позволило определить наличие линий скольжения в грунтовом

массиве объектов и их форму, а также рассчитать критические параметры

влажности, деформаций, температуры и вибрационных нагрузок, при которых

происходит разрушение объекта.

Компьютерные модели выбранных объектов транспортной

инфраструктуры позволили определить критические режимы функционирования

этих объектов. Определены набор и значения критических параметров

функционирования этих объектов.

Установлено, что основными критическими параметрами

(обуславливающие критические режимы функционирования) объектов

транспортной инфраструктуры являются:

а) деформация;

б) влажность;

в) температура;

г) вибрационное воздействие.

2.5 Методика определения критических режимов функционирования

объекта транспортной инфраструктуры

Результаты моделирования объектов транспортной инфраструктуры

(высокая насыпь, откосная зона выемки, тоннель, «нулевое место автомобильной

дороги») послужили основой для разработки методики определения

критических режимов функционирования объекта транспортной

инфраструктуры. Данная методика содержит рекомендации по комплексному

обследованию объекта транспортной инфраструктуры для анализа различных

режимов эксплуатации и состоит из нескольких разделов:

67

а) анализ и определение основных параметров, характеризующих

состояние объекта транспортной инфраструктуры изменяющихся с течением

времени под воздействием внешних факторов;

б) анализ влияния выбранного параметра на стабильность

функционирования объекта транспортной инфраструктуры;

в) комплексное обследование объекта транспортной инфраструктуры с

применением современной измерительной аппаратуры и программных

продуктов. Определение фактического его состояния (геометрические

параметры, внутреннее строение, физико-механические характеристики

грунтов);

г) дополнительные лабораторные исследования;

д) компьютерное моделирование объекта транспортной инфраструктуры

для проверки критических режимов его функционирования;

е) оценка влияния внешних факторов на измеряемые параметры.

К основным критическим параметрам в методике отнесены:

а) влажность;

б) деформации;

в) вибрации;

г) температура.

Данные параметры являются наиболее значимыми при оценке состояния

объектов транспортной инфраструктуры и при достижении определенных

значений могут негативно повлиять на их стабильность.

2.6 Методика определения параметров экспериментального образца

интеллектуально-коммуникационной системы мониторинга

В ходе выполненных исследований разработана методика определения

параметров экспериментального образца интеллектуально-коммуникационной

системы мониторинга (ЭО ИКСМ), основанная на результатах компьютерного

моделирования объектов транспортной инфраструктуры.

68

Методика определения параметров ЭО ИКСМ состоит из рекомендаций и

порядка действий по выбору наборов датчиков, определяющих состояние

объекта транспортной инфраструктуры.

В методику включены:

а) признаки систематизации датчиков измерения физических величин;

б) условия выбора наборов датчиков, определяющих состояние объекта

транспортной инфраструктуры;

в) перечень работ по выбору датчиков ЭО ИКСМ;

г) порядок проектирования ЭО ИКСМ.

В рамках данной методики также разработан алгоритм обработки данных и

сравнения с критическими параметрами, включающий:

а) порядок получения критических параметров функционирования


б) порядок сравнения данных с критическими параметрами, состоящий

из последовательности следующих процедур: непрерывный сбор данных от

используемых датчиков, передача получаемых данных на блок обработки,

обработка получаемых данных (влажность, деформации, температура,

вибрации).

Данная методика позволяет определить параметры ЭО ИКСМ, а также,

порядок сравнения значений критических параметров с набором данных,

получаемых от датчиков ЭО ИКСМ.

2.7 Разработка эскизной конструкторской документации ЭО ИКСМ

Разработана эскизная конструкторская документация, предназначенная для

использования при изготовлении ЭО ИКСМ.

В состав эскизной конструкторской документации на создаваемый ЭО

ИКСМ входит:

а) электрическая схема функциональная в соответствии с ГОСТ 2.701-

84;

69

б) электрическая схема соединений и подключения в соответствии с

ГОСТ 2.701-84;

в) чертѐж общего вида в соответствии с ГОСТ 2.102-68.

На основе разработанной эскизной документации создан ЭО ИКСМ,

которая представляет собой интеллектуальную систему мониторинга состояния

объектов транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог,

позволяет анализировать их состояние и принимать своевременные решения по

обеспечению безопасности движения транспортных средств.

Разработанный ЭО ИКСМ, который обеспечивает следующие

возможности:

а) сбор параметров о физическом состоянии объекта.

б) обработка информации в автоматическом режиме, в том числе

обеспечивающая:

1) анализ динамики физического состояния объектов;

2) выработку в автоматическом режиме информационных сигналов.

2.8 Экспериментальные исследования работы ЭО ИКСМ

Основной целью исследований являлось отработка методики сбора,

обработки и передачи информации о состоянии объектов транспортной

инфраструктуры с использованием экспериментального образца

информационно-коммуникационной системы мониторинга (ЭО ИКСМ).

Исследования включали сбор информации от датчиков о параметрах

физического состояния объекта, обработку информации в автоматическом

режиме, анализ физических характеристик, выработку в автоматическом режиме

информационных сигналов для обеспечения безопасного движения

транспортных средств, передачу информации между датчиками по локальным

сенсорным сетям.

70

Сбор информации осуществляется от датчиков о параметрах физического

состояния или изменении параметров физического состояния объекта. По

результатам исследований выполнена оценка:

а) правильности выбора типа используемых датчиков;

б) точности определяемых параметров (температура, влажность,

деформации, амплитуда виброскоростей);

в) защищенности аппаратуры от влаги и пыли;

г) возможности обработки информации в автоматическом режиме.

Результаты экспериментальных исследований представлены в протоколе

экспериментальных исследований.

Установлено, что разработанное техническое решение ЭО ИКСМ

соответствует требованиям технического задания.

71

3 Разработка рекомендаций и предложений по использованию

результатов НИР

3.1 Анализ проблем транспортного комплекса Российской Федерации

3.1.1 Общая характеристика проблем

В период с 1990 г. по 2000 г. обновление и развитие транспортной

инфраструктуры практически прекратилось, расходы на текущее содержание

объектов транспортной также финансировались не в полном объеме. Это

привело к ухудшению состояния большинства объектов транспортной

инфраструктуры, например:

а) доля автомобильных дорог, не соответствующих нормативным

требованиям к транспортно-эксплуатационным показателям, составила более

60%.

б) средний износ парка грузовых вагонов превышал 70%. Более 17 тыс. км

главных железнодорожных путей нуждаются в капитальном ремонте. Таким

образом, возникла такая проблема физическое устаревание инфраструктуры.

Данная проблема является одной из причин низкой скорости перевозок, низкого

качества транспортных услуг, недостаточного уровня безопасности.

В Российской Федерации отсутствуют полноценные скоростные

железнодорожные пассажирские перевозки. Скоростное движение налажено

только на трех направлениях:

а) Москва - Санкт-Петербург,

б) Москва - Минск,

в) Москва - Нижний Новгород.

Однако используемая технология (скоростные пассажирские поезда

используют общий путь с грузовыми поездами) не позволяет достичь

показателей европейских стран, в которых для скоростных железнодорожных

перевозок используется отдельный путь. В обычном пассажирском сообщении

средняя скорость также в полтора раза ниже, чем на сопоставимых европейских

маршрутах. Основными причинами при этом являются:

72

а) конфигурация пути (наличие участков с малыми радиусами поворота),

отсутствие скоростных стрелок;

б) техническое состояние верхнего строения пути;

в) технические характеристики локомотивов и вагонов (конструктивно не

рассчитаны на высокие скорости).

Средняя скорость перевозки грузов ОАО «РЖД» (с учетом приемо-

отправочных операций) в 2-5 раз ниже, чем в европейских странах. Основные

причины низкой скорости перевозок те же что и для пассажирских

железнодорожных перевозок. Низкая скорость грузовых перевозок является

одной из существенных причин, препятствующих реализации транзитного

потенциала страны.

По экспертным оценкам, средняя скорость перевозок автомобильным

транспортом в России, как минимум, в полтора раза ниже, чем в большинстве

европейских стран. Основными причинами недостаточной скорости перевозок

являются:

а) перегруженность значительной части дорог;

б) технические характеристики дорог - большинство автомобильных

дорог физически не рассчитаны на движение с высокой скоростью (имеют

крутые повороты, спуски и подъемы, множество перекрестков, проходят по

территории многих населенных пунктов);

в) технические характеристики и состояние значительной доли

автопарка не обеспечивают безопасное движение с высокой скоростью.

3.1.2 Основные проблемы автодорожного хозяйства России

Дорожное хозяйство представляет собой один из крупнейших сегментов

общественного достояния России. Важную роль играют автомобильные дороги в

решении социальных задач, реализации приоритетных национальных проектов.

73

Дорожное хозяйство России - единый производственно-хозяйственный

комплекс, который включает в себя автомобильные дороги общего пользования

и инженерные сооружения на них, а также организации, осуществляющие:

а) проектирование, строительство, реконструкцию, ремонт и

содержание автомобильных дорог;

б) проведение научных исследований, подготовку кадров;

в) изготовление и ремонт дорожной техники;

г) добычу и переработку нерудных строительных материалов;

д) иную деятельность, связанную с обеспечением функционирования и

развитием автомобильных дорог.

Автомобильный транспорт в России постоянно развивается. Неуклонный

рост числа легковых автомобилей в личном пользовании граждан оказывает

огромное влияние на ситуацию в автодорожном хозяйстве. В 2007 году

численность парка легковых автомобилей составила 29.4 млн. единиц.

Ожидается, что в ближайшие 5 лет прирост российского автопарка будет

находиться на уровне 4-5% в год. В настоящее время на автомобильный

транспорт приходится 47.4 процента объема коммерческих перевозок грузов по

России, причем удельный вес перевозок железнодорожным транспортом в

последние годы сокращается, а автомобильным транспортом наоборот растет,

что свидетельствует о повышении конкурентоспособности автомобильного

транспорта в определенных сегментах рынка транспортных услуг.

Доля автомобильного (автобусного) транспорта в общем объеме

пассажирских перевозок транспортом общего пользования составляет 57.8

процента.

Несмотря на бурное развитие, в отрасли накопилось немало проблем.

Наиболее значимые из них приведены ниже. Для удобства анализа проблемы

собраны в смысловые группы.

74

3.1.2.1 Низкая транспортная доступность и неоптимальная

конфигурация дорожной сети

До настоящего времени в России не завершено формирование опорной

сети федеральных автомобильных дорог, связывающей все регионы России в

особенности в районах Севера, Сибири и Дальнего Востока. Сохраняется низкий

уровень развития дорожной сети в аграрных районах, а также в районах

Крайнего Севера, Республике Саха (Якутия), Магаданской области, Чукотском

автономном округе и др.

До настоящего времени 39 тыс. населенных пунктов с общей

численностью населения до 2 млн. жителей (в том числе 7.5 процента общего

числа районных центров и 6.7 % центральных усадеб сельскохозяйственных

организаций) не имеют связи с транспортной сетью страны по автомобильным

дорогам с твердым покрытием. В весенний и осенний периоды становятся

отрезанными от транспортных коммуникаций более 10 % населения (15 млн.

человек).

Конфигурация сети автомобильных дорог федерального значения имеет

ярко выраженную радиальную структуру, ориентированную на столицу

Российской Федерации - город Москву, с недостаточным числом

соединительных и хордовых дорог, что вызывает перепробег автомобильного

транспорта, увеличение себестоимости перевозок, времени доставки, повышение

уровня перегрузки автомобильных дорог движением.

Основная доля автомобильных дорог федерального значения имеет по

одной полосе движения в каждом направлении, только 8% от их общей

протяженности имеют многополосную проезжую часть, что не позволяет

обеспечить достаточную пропускную способность автодорог, безопасное и

высокоскоростное обслуживание современных большегрузных транспортных

средств.

Автомобильные дороги федерального значения на значительном

протяжении проходят по территории городов и других населенных пунктов, что

75

приводит к снижению скорости движения транспортных потоков и росту

численности дорожно-транспортных происшествий.

Низкий уровень обеспеченности автомобильными дорогами Сибири,

Дальнего Востока, северных территорий Европейской части не позволяет в

полной мере осваивать ресурсы этих регионов.

3.1.2.2 Высокая загруженность дорожной сети и несоответствие

инфраструктуры спросу на перевозки

В существующей транспортной инфраструктуре остро проявляется

несоответствие уровня развития автомобильных дорог уровню автомобилизации

и спросу на автомобильные перевозки.

В 2006 году на автомобильном транспорте перевезено 6.8 млрд. тонн

грузов, из которых около 73% выполняется автомобилями предприятий отраслей

экономики для собственных нужд. Объем услуг по коммерческим перевозкам в

2006 году составил 1.8 млрд. тонн. Объем перевозок пассажиров автобусным и

легковым автомобильным транспортом в 2006 году достиг 27.7 млрд. человек.

При прогнозируемых темпах социально-экономического развития спрос на

грузовые перевозки автомобильным транспортом к 2015 увеличится до 10.5

млрд. тонн. Объем перевозок пассажиров автобусами и легковыми автомобилями

к 2015 году увеличится до 35.8 млрд. человек.

Прогнозируемый рост количества транспортных средств и увеличение

объемов грузовых и пассажирских перевозок на автомобильном транспорте

приведет к повышению интенсивности движения на автомобильных дорогах

федерального значения к 2015 году на 40-50% по сравнению с 2006 годом.

Федеральные автомобильные дороги фактически исчерпали свою

пропускную способность. С превышением нормативной загрузки

эксплуатируется 13 тыс. км дорог, особенно на подходах к крупнейшим городам,

что составляет почти 29% протяженности сети. Местная дорожная сеть развита

недостаточно, поэтому значительная часть локальных перевозок производится по

федеральным дорогам. Ускорение автомобилизации страны пока не привело к

76

соответствующему росту объемов строительства и реконструкции дорожной

сети, а ремонт автомобильных дорог в последние годы даже несколько

сократился. При увеличении за последние 10 лет протяженности автомобильных

дорог общего пользования на 15% автомобильный парк вырос почти на 75%.

Опережение роста интенсивности движения на автомобильных дорогах по

сравнению с увеличением протяженности и пропускной способности

автомобильных дорог приводит к росту уровня аварийности на сети

автомобильных дорог общего пользования.

Российская Федерация в 2-3 раза отстает от развитых стран мира по

протяженности и плотности дорожной сети.

Решение задачи приведения протяженности и состояния дорожной сети в

соответствие с потребностями экономики и населения существенно осложняется

влиянием опережающего роста рыночных цен на дорожно-строительные

материалы. Рост цен на указанные ресурсы за последние 5 лет в 1.5 раза

превысил рост индексов цен в строительстве за этот же период. На закупку

материалов расходуется до 60 % средств, направляемых на дорожные работы.

Недостаточный уровень развития дорожной сети приводит к значительным

потерям экономики и населения страны, является одним из наиболее

существенных инфраструктурных ограничений темпов социально-

экономического развития Российской Федерации.

3.1.2.3 Низкое качество дорожной сети

В настоящее время протяженность автомобильных дорог общего

пользования составляет 947.3 тыс. километров, в том числе автомобильных

дорог федерального значения -50.1 тыс. километров.

В России 755 тыс. км автомобильных дорог с твердым покрытием, в том

числе 597 тыс. км дорог общего пользования. Протяженность федеральных

автомобильных дорог, соответствующих нормативным транспортно-

эксплуатационным показателям, составляет 17.7 тыс. км. (2% общей

протяженности, 38 % автомобильных дорог федерального значения).

77

Свыше трети протяженности автомобильных дорог федерального значения

и мостовых сооружений на них требуют увеличения прочностных характеристик

из-за ускоренной деградации дорожных конструкций и снижения сроков службы

между ремонтами вследствие увеличения в составе транспортных потоков доли

тяжелых автомобилей и автопоездов.

По состоянию на 1 января 2008 года 19% мостовых сооружений на сети

автомобильных дорог федерального значения находятся в неудовлетворительном

состоянии, в том числе на 148 сооружениях состояние не может быть доведено

до нормативных требований путем проведения капитального ремонта

(ремонтонепригодные мосты).

Около 76% протяженности автомобильных дорог регионального

(межмуниципального) значения не соответствует нормативным требованиям по

транспортно-эксплуатационному состоянию, что приводит к повышению

себестоимости автомобильных перевозок и снижению конкурентоспособности

продукции предприятий.

Более половины автомобильных дорог местного значения не имеет

твердого покрытия. На территории, не имеющей выхода на сеть автомобильных

дорог общего пользования, проживает 1960 тыс. человек, около 40 тыс.

населенных пунктов не обеспечены круглогодичной связью с дорожной сетью

общего пользования.

Сложившаяся дорожная сеть в РФ не соответствует международным

требованиям. Часть дорог, которые превратились в настоящее время в крупные

транспортные артерии (в т.ч. международного значения) были при строительстве

рассчитаны на нагрузку 6 тонн на ось. При этом, поскольку в расчет нагрузки в

Российской Федерации входит верхний слой асфальтобетона, подлежащий

износу, фактически возможная нагрузка на многие дороги (с учетом их

фактического износа) не превышает 3-5 тонн на ось. В то же время

международные стандарты предполагают строительство дорог, исходя из

нагрузки не менее 11,5 тон на ось (без учета в нагрузке верхнего слоя,

подлежащего износу).

78

Следует также отметить, что нормативы, используемые в настоящее время

при строительстве и реконструкции дорог, сильно устарели. Для примера, из 151

документов, которые прилагаются к контракту на строительство дороги как

нормативно-правовая база работ (ГОСТы, СНИПы, ВСН и т.п.). Более половины

документов приняты до 1989 года и только 13% после 2000 года (см. таблицу

3.1). При этом утвержденные в 70-е и 80-е годы документы в основном вообще

не обновлялись.

Таблица 3.1 - Пример анализа нормативно-технических документов, включенных

в контракт на выполнение дорожных работ (строительство автомобильных

дорог).

Год выпуска документа (ГОСТ, СНИП, СН и т.п.)

после 2000 1990-1999 1980-1989 1970-1979 итого 19 50 42 40 151

13% 33% 28% 26% 100% Таким образом, можно сделать вывод, что моральное устаревание дорог по

сравнению с международными стандартами при действующей технологии

выполнения дорожных работ и действующей системе планирования расходов на

дороги будет сохраняться.

3.1.2.4 Низкие темпы обновления транспортной инфраструктуры

До недавнего времени строительство автомобильных дорог, направленных

на развитие транспортной инфраструктуры страны целиком являлось функцией

государства. Деньги частных инвесторов в строительство дорожной сети

практически не привлекались. Государство само определяло сроки

строительства, исходя из своих возможностей и текущих приоритетов. Динамика

показателей развития дорожной сети приведены в таблице:

79

Таблица 3.2 - Динамика ключевых индикаторов развития дорожной сети Показатель 1995 г. 2000 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г.

Автомобильные дороги (тыс.км.) - всего, т.ч.:

940 900 897 871 859 933 963 н/д

общего пользования, тыс. км.

539 584 599 601 581 701 747 754

необщего пользования, тыс. км.

401 315 299 271 278 232 216 н/д

Из общей протяженности автомобильных дорог - дороги с твердым покрытием - всего, в т.ч.:

750 754 745 738 725 755 771 н/д

общего пользования (тыс.км.)80,вт.ч.

484 532 544 546 531 597 624 629

федерального значения, тыс. км.

44 46 46 47 47 47 49 50

из них магистральные, тыс. км.

... 29 29 29 30 29 30 30

регионального или межмуниципального значения, тыс.км.

440 486 498 499 484 465 469 456

местного значения, тыс.км.

н/д н/д н/д н/д н/д 85 107 124

необщего пользования, тыс.км.

266 221 200 191 195 158 147 н/д

Удельные показатели Прирост автомобильных дорог 1.04

0.96 1.00

0.97 0.97 0.99 1.09 1.03 н/д Плотность автомобильных

дорог с твердым покрытием общего пользования на 1000 кв. км территории, км.

28 31 32 32 31 35 37 37

Удельный вес дорог с твердым покрытием в общей длине автомобильных дорог общего пользования, %

89.8 91.1 90.8 90.8 91.4 85.2 83.5 83.4

В России прирост общей протяженности автомобильных дорог за период

2003-2007 годов составил 7.4% (от 897 тыс. км в 2003 году до 963 тыс. км в

2007), в том числе по дорогам с твердым покрытием - на 3.5% (с 745 до 771

тыс.км). Для сравнения в Китае с 2003 по 2007 гг. общая протяженность

дорожной сети увеличилась на 98% (от 1 809.8 тыс. км в 2003 году до 583.7 тыс.

км в 2007 году ).

Официальной российской статистики по динамике таких показателей как

эксплуатация дорог в режиме перегрузки, протяженности дорог, не

соответствующей нормативным требованиям и другим показателям,

характеризующим состояние дорожной сети, в настоящее время нет.

Отметим, что, несмотря на определенное движение в направлении

увеличения протяженности и плотности дорожной сети, в России до сих пор

80

остро стоит проблема привлечения инвестиций, что обусловлено низкой

привлекательностью вложений, низкими инвестиционными возможностями

российских транспортных предприятий, трудностями с привлечением

долгосрочных заемных средств, неразвитостью механизмов государственно-

частного партнерства.

81

3.1.3 Наиболее актуальные проблемы железнодорожного транспорта

3.1.3.1. Несоответствие инфраструктуры спросу на перевозки

Отсутствие магистральных железнодорожных путей или их недостаточная

пропускная способность ограничивает развитие отдельных регионов РФ:

Восточная Сибирь, Дальний Восток, северные районы Европейской части РФ.

Плотность железных дорог в РФ в несколько раз ниже плотности дорог в

развитых странах мира (см. таблицу 3.3).

Таблица 3.3 - Плотность железных дорог РФ и мира по данным за 2006 г.

Страны/ федеральные округа

Протяженность железных дорог1

Площадь территории

Плотность железных дорог

тыс.км тыс.км2 км/ 1000км2 Россия2 85.2 17 075 5.0

Центральный федеральный округ

11.5 651 17.6

Южный федеральный округ 5.5 592 9.3 Северо-западный федеральный округ

15.0 1 678 9.0

Дальневосточный федеральный округ

6.0 6 216 1.0

субъекты с жд3 6.0 1 442 4.2 субъекты без жд4 - 4 767 - Сибирский федеральный округ

16.8 5 115 3.3 Уральский федеральный округ

12.3 1 789 6.9 Приволжский федеральный округ

18.1 1 038 17.4 Германия 34.1 357 95.6 Франция 29.5 547 53.5 Австрия 5.8 82 69.3 Канада 57.5 9 985 5.8 США 231.0 9 519 24.0 Китай 63.4 9 597 6.6 Великобритания 20.0 245 81.5 Италия 16.5 294 54.6 Финляндия 5.9 338 17.4 Норвегия 4.0 385 12.5 Швеция 10.0 450 22.1

1 - эксплуатационная длина дорог общего пользования 2 - данные за 2008 г. 3 - включает Амурскую, Еврейскую автономную и Сахалинскую области, Приморский и Хабаровский края 4 - включают Чукотский автономный округ, Республику Саха (Якутия), Камчатский край и

Магаданскую область Источник: Федеральная служба государственной статистики, ОАО «РЖД»

При этом при меньшей плотности населения, а, следовательно, и

меньшей плотности размещения предприятий, в России требуется меньшая

82

плотность железных дорог.

Низкая плотность железнодорожных путей ведет к сдерживанию

развития регионов из-за невозможности вывоза грузов, и следовательно,

невозможности развития промышленности. По данным Министерства

транспорта, 23 разведанных крупнейших месторождений природных ресурсов

не осваиваются из-за отсутствия железнодорожного транспортного обеспечения

и не вовлекаются в хозяйственный оборот российской экономики.

Низкая плотность дорог ведет к увеличению расстояний транспортировки и

стоимости транспортировки грузов для экономики страны.

Высокая загрузка железнодорожных путей ведет к снижению скорости

продвижения грузов из-за ожиданий свободного пути между станциями и

увеличения времени обработки на станциях.

Строительство основной части железных дорог в странах Западной Европы

и США было завершено в начале 20 века. Строительство железных дорог

осуществлялось в основном частными компаниями при поддержке государства -

на строительство дорог выделялись существенные дотации. Так в США - лидере

по скорости и объемам строительства железных дорог, государство выплачивало

железнодорожным компаниям за строительство железных дорог между городами

дотации за каждый километр построенной дороги. Размер дотаций определялся

условиями пролегания дороги - горы/равнина, и в зависимости от эффективности

подрядчика мог превышать затраты на строительство.

В настоящее время потребности в строительстве новых железнодорожных

линий в развитых странах ограничены. В основном ведется строительство

скоростных пассажирских линий.

3.1.3.2. Низкое качество предоставляемых услуг пассажирских

перевозок

По сравнению с пассажирскими перевозками в европейских странах,

предлагаемые ОАО «РЖД» пассажирские перевозки характеризуются меньшей

скоростью, меньшей ценовой доступностью. Кроме того, пассажирские

83

перевозки в России являются убыточным видом деятельности. Значительное

время нахождения в поезде и низкая доступность поездки снижает подвижность

населения, которая в России почти в 2,5 раза ниже, чем в развитых зарубежных

странах. Это ведет к усилению экономической разобщенность регионов из-за

снижения трудовой миграции населения и снижения числа командировок, что

означает сокращение связей между предприятиями.

Скорость пассажирских перевозок в России составляет в среднем 70-100

км/ч, на участке Москва - Санкт-Петербург функционирует 2 поезда в сутки со

скоростями 140км/ч и 170км/ч.

В европейских странах произошло разделение пассажирских перевозок на

2 сегмента:

а) скоростные перевозки со скоростью 200-250 км/ч на скоростных поездах

(TGV, Thalys, ICE и Eurostar.).

б) ночные поезда со скоростью 70км/ч.

Для достижения проектных скоростей необходимо строительство

специальных скоростных железнодорожных путей, что требует дополнительных

инвестиций. Так как строительство таких скоростных линий еще не завершено,

на некоторых направлениях скоростные поезда движутся по обычным путям с

соответствующими ограничениями скорости.

3.1.3.3. Высокие транспортные издержки

Высокие транспортные издержки снижают экономическую активность

предприятий из-за географических ограничений рынка, на котором продукция

предприятия является конкурентоспособной, и способствуют экономической

изоляции районов страны.

Так как транспортные издержки являются непроизводительными

расходами, высокое их значение ведет к снижению темпов роста ВВП.

Транспортоемкость экономики России в несколько раз выше

транспортоемкости развитых стран (см. таблицу 3.4). Эта проблема в

84

значительной мере порождена структурой экономики - высокой доли в ВВП

отраслей занятых добычей сырья - угля, углеводородов и прочих.

Таблица 3.4 - Транспортоемкость экономик стран мира и доля

железнодорожного транспорта в грузообороте страны

Страны Транспортоемкость экономики Доля железнодорожного транспорта в грузообороте

т-км/ 1 USD ВВП % Россия 2.9 57% США 0.4 44% Германия 0.2 21% Франция 0.1 14%

Источник: Федеральная служба государственной статистики

Таким образом, высокие транспортные издержки экономики страны

обусловлены большими сроками перевозки, которые влекут рост косвенных

расходов на транспортировку грузов.

Сроки доставки груз в России определяется внутренними документами

ОАО «РЖД» (приказ МПС от 18.06.2003 №27) и существенно превышают

принятые в европейских странах нормы. Скорость продвижения грузов на

российском железнодорожном транспорте в 2-5 раз ниже, чем в Европейских

странах.

Увеличение сроков продвижения грузов требует или увеличение

инвестиций в запасы для обеспечения бесперебойности функционирования или

привлечения более скоростного и дорого транспорта - автомобильного или

авиационного, что ведет к увеличению косвенных расходов на перевозку грузов

в экономике страны.

Проблема высоких транспортных издержек рассматривается в

стратегических документах развития транспорта: Транспортной стратегии РФ на

период до 2030 г. и Стратегии развития железнодорожного транспорта в РФ до

2030 г. В то же время данные документы не приводят мероприятий

направленных на снижение транспортных издержек в железнодорожном

85

транспорте. При этом, необходимы мероприятия по реконструкции

магистральных путей и изменению технологии их эксплуатации.

3.2. Характеристика основных результатов НИР

Для анализа и разработки предложений и рекомендаций по выполненной

научно-исследовательской работе были выбраны следующие результаты:

а) анализ современной научно-технической, нормативной,

методической литературы по тематике НИР;

б) методика комплексного обследования объекта инфраструктуры


в) методика определения критических режимов функционирования


г) проект технического задания на проведение ОКР по теме


объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог».

3.2.2 Анализ современной научно-технической, нормативной,

методической литературы рассмотренных в рамках НИР


Анализ научно-технической, нормативной и методической литературы по

тематике НИР (далее - анализ) показал, что искусственные сооружения и

земляное полотно железных и автомобильных дорог требуют к себе особого

внимания в вопросах содержания, капитального ремонта и реконструкции.

Несмотря на целенаправленное проведение работ по реконструкции и ремонту,

продолжает эксплуатироваться значительное число дефектных и не

соответствующих современным нормам сооружений. Например, на сети

железных дорог 28% железнодорожных тоннелей, 19% автодорожных

путепроводов, 16% пешеходных мостов, 11% больших мостов отнесены к

категории дефектных сооружений [37]. Инженерные сооружения, построенные

до 1910 года, составляют в настоящее время 30% от общего количества

эксплуатирующихся на сети железных дорог [38]. Анализ технического

86

состояния земляного полотна сети железных дорог России за период 2000-2009

гг. [39-41] показал, что наблюдается возрастание доли деформации тела насыпи,

ее откосов и основания (сплывы откосов, осадки насыпи) – с 25 % в 2000 году до

31,5% в 2008 году от общего числа дефектов, а также, таких деформаций

земляного полотна, как водоразмывы, оползни, обвалы и сели с 15,8% в 2000

году до 19,7 % в 2008 году. При этом, доля деформации тела насыпи (оползни)

возросла с 0.6 % в 2000 году до 1.1% в 2008 году. Значительная часть

автомобильных дорог также имеет высокую степень износа [42]. В создавшейся

ситуации тысячи километров автомобильных дорог не ремонтировались 10 и

более лет, что уже привело к необратимому разрушению дорожных покрытий

[42].

В рамках анализа установлено, что мониторинг природно-техногенных

рисков вдоль опасных участков железных и автомобильных дорог является

действенным инструментом предупреждения и предотвращения событий с

тяжелыми последствиями. Существующие в настоящее время подходы к

мониторингу состояния объектов инженерной инфраструктуры можно разделить

на три группы:



в) системы сигнализации факта появления неисправности.

При этом, анализ позволили установить, что эксплуатационные

наблюдения включают в себя надзор за состоянием объектов инфраструктуры и

изучение причин появления повреждений, устанавливаемых на основе осмотров,

которые являются средством, позволяющим оценивать текущее состояние [43-

50]. Для железнодорожного пути, такие наблюдения включают в себя осмотры и

проверки (в том числе сооружений и устройств) должностными лицами с

выборочным измерением его параметров, комиссионные осмотры пути с

инструментальной проверкой отдельных его параметров, проверки с

использованием измерительных средств (путеизмерительных и дефектоскопных

вагонов, автомотрис, тележек, ручных шаблонов и др.) [45]. При осмотрах и

87

проверках пути определяют состояние пути, земляного полотна, сооружений,

путевых устройств, выявляют причины, вызывающие неисправности пути,



системы оценки технического состояния автомобильной дороги, основанные на

обработке фото- и видеосъемки, производимой с движущегося со скоростью до

50 км/ч автомобиле [51-54]. После обработки результатов съемки в системах

дорожного фото- и видеоконтроля (например: VIDEOROUTE, DESY, GERPHO

производства Франции) получают информацию о состоянии дорожного

покрытия, откосов, обочин. Инженерно-геологические и геофизические методы,

к которым относится бурение скважин с последующим отбором проб грунта и

определением в лабораторных условиях необходимых физико-механических

характеристик грунтовой среды оснований инженерных сооружений,

сейсморазведка, электроразведка, статическое и динамическое зондирование,

также позволяют контролировать техническое состояние объектов инженерной

инфраструктуры транспорта [55]. Однако, практика показывает, что задача

своевременного выявления опасных для движения транспортных средств

участков земляного полотна с использованием только традиционных методов и

при существующих темпах их развития не может быть решена в ближайшие

десятилетия. Кроме того, эти методы не позволяют выполнять диагностирование

земляного полотна в динамике (например, в процессе следования поездов), что

очень важно для любой системы технической диагностики.

Анализ позволил установить, что для контроля за положением пути в

профиле и плане на Российских железных дорогах существует специальная

реперная система (СРС) (указание МПС РФ № А-224У от 27.02.97 и № С-493У

от 27.04.98). Эта система предназначена для путей первого и второго классов, а

также внеклассных (скоростных магистралей). На участках, где будет

применяться эта система, работы, связанные с ремонтом и выправкой пути,

должны выполняться на основе данных о его проектном положении,

закрепленном относительно реперов. Такими методами выполняют

88

нивелирование по точкам створов и головкам рельсов, проверку сдвижек пути,

съемку поперечных и продольных профилей земляного полотна. Поперечные

профили, снимаемые в характерных сечениях земляного полотна, предназначены

для паспортизации и получения исходных данных, необходимых при расчетах

устойчивости откосов насыпей и проектировании противодеформационных

мероприятий. СРС широко применяют на железных дорогах многих стран

(Германия, Франция, Бельгия, Польша, Чехия и др.) [56]. Рабочие реперы

устанавливают при изготовлении опор или фундаментов контактной сети в

заводских условиях, что значительно улучшает качество и удешевляет

стоимость. СРС на железных дорогах России – это система геодезических

пунктов с известными координатами в плане согласно принятой для конкретной

железнодорожной линии системе координат, высотами в Балтийской системе

высот и пикетажными значениями. Она состоит из пунктов опорной

геодезической сети (ОГС) и рабочей сети (PC). СРС включает в себя также

систему привязок пути к рабочим реперам. Для измерения геометрических

параметров элементов автомобильных дорог, помимо геодезических приборов и

инструментов (нивелиры, теодолиты, тахеометры, дальномеры, геодезические

рейки, землемерные ленты и рулетки, вешки и др.), применяют

специализированные передвижные лаборатории, оборудованные

соответствующим измерительным оборудованием [51]. Среди них можно

выделить передвижные лаборатории – КП – 514МП и КП – 514МПГ,

выпускаемые Саратовским научно-производственным центром ГП «Росдортех».

Эти лаборатории позволяют измерить: высотные отметки, продольный и


В рамках анализа были рассмотрены примеры реализации подобных

систем являются [57]: создание типовой системы спутникового мониторинга и

прогнозирования природно-техногенных опасностей при эксплуатации железной

дороги и прилегающей к ней территории с использованием технологии

ГЛОНАСС/GPS (на примере эксплуатации участка Северо-Кавказской железной

дороги Туапсе - Адлер), система спутникового мониторинга и прогнозирования

89

состояния моста через р. Енисей с использованием систем ГЛОНАСС/GPS,

система спутникового мониторинга и прогнозирования состояния конструкций

Нижнекамской ГЭС с использованием систем ГЛОНАСС/GPS. При этом,

особенности получения информации от спутников в настоящее время

(обновление информации примерно один раз в месяц) устанавливают рамки

применения этих методов стратегическим планированием мероприятий,

обеспечивающих безопасность движения поездов. В последнее время для

мониторинга состояния инженерных объектов все чаще применяют технологию

беспроводных сенсорных сетей (БСС) [58-61]. Основным элементом таких

систем является беспроводной сенсорный узел, в состав входят пять основных

элементов: приемо-передающее устройство, микроконтроллер и модуль памяти,

программное обеспечение, автономный источник питания и система сенсоров.

Мониторинг с применением этой технологии сводится к наблюдению за

протеканием деформационных процессов в контролируемых объектах,

диагностированию текущих состояний и прогнозирования их дальнейшего

развития. Как одну из альтернатив мониторинга с использованием данной

технологии в Европе применяют оптоволоконные датчики деформации для

управления нагрузками на конструкции (дамба в Luzzone в Швейцарских

Альпах), для мониторинга осадки под насыпями или фундаментами используют

высокочувствительные датчики давления (мониторинг многоуровневой

транспортной развязки: Шоссе № 30, Мадрид, Испания); система

геотехнического мониторинга участка железной дороги (железнодорожный мост

+ тоннель, Венесуэлла). Примером отечественного опыта реализации систем

мониторинга состояния инженерной инфраструктуры на основе датчиков

технического состояния может служить: Балтийский тоннель (мониторинг

давления в грунтовом массиве в области непосредственной близости проведения

работ, контроль деформаций конструкций крепи при проходке выработок),

многофункциональный высотный комплекс SIEMENS-АФК (мониторинг

напряженно-деформированного состояния конструкции, контроль контактных

напряжений, анализ моментов в пилонах) [62].

90

Анализ установил, что основным недостатком большинства

существующих систем, позволяющих сигнализировать факт появления

неисправности, является отсутствие возможности прогнозирования развития

этих процессов. Система мониторинга состояния инженерных объектов на сети

железных и автомобильных дорог должна создаваться как единая система,

включающая комплекс различных методов диагностики и режимных

наблюдений, но, учитывая многообразие инженерно-геологических условий и

индивидуальных особенностей контролируемых объектов, для каждого из них

этот комплекс должен содержать различный набор методов и средств

диагностики. Таким образом, создание интеллектуальной системы мониторинга

состояния объектов транспортной инфраструктуры автомобильных и железных

дорог, позволяющих анализировать их состояние и выявлять зарождение

деструктивных процессов, что позволит принимать своевременные решения по

обеспечению безопасности движения транспортных средств.

В ходе анализа установлено, что основными принципами современной

концепции развития эффективных систем мониторинга за состоянием объектов

инженерной инфраструктуры железных и автомобильных дорог можно считать:

а) постоянство мониторинга состояния инженерных объектов;

б) осуществление интеллектуального анализа получаемых данных;

в) выявление факта развития деструктивных процессов;

г) прогнозируемость состояния инженерных объектов;

д) оперативность и достоверность получения информации;

е) автоматический режим выработки предупреждающих сигналов;

ж) возможность своевременно принятия управленческих решений;

и) малозатратность.

3.2.2.2 Предложения и рекомендации по использованию разработки

НИР

Результаты анализа могут быть использованы при разработке:

91

а) методик комплексного обследования объекта инфраструктуры


б) методик определения критических режимов функционирования


в) рекомендаций по классификации потенциально опасных объектов на

сети железных и автомобильных дорог;

г) рекомендаций по определению критических режимов эксплуатации

инженерного объекта;

д) предложений по мониторингу объектов транспортной

инфраструктуры автомобильных и железных дорог;

е) предложений по своевременному планированию и проведения

ремонтов инженерных объектов;

ж) программы и методики экспериментальных исследований.

3.2.3 Методика комплексного обследования объекта инфраструктуры

геофизическими методами


Разработка методики комплексного обследования объекта инфраструктуры

геофизическими методами (далее - методика) осуществлено с целью повышения

эффективности планирования мероприятий по ремонтам, реконструкции и

усилению участков железных и автомобильных дорог, для повышения

безопасности движения и увеличения объема перевозимых грузов.

Методика основана на применении современных геофизических методов и

позволяет выявлять деформации на ранней стадии их возникновения.

Геофизические методы основаны на изучении естественных или искусственно

созданных физических полей (магнитных, электрических, электромагнитных,

тепловых, радиоактивности, акустических, силы тяжести и др.), несущих

информацию об особенностях строения объектов исследования.

Принципиальная схема применения геофизических методов для

диагностики насыпей состоит из последовательности этапов:

92

а) возбуждение или использование для анализа возникающих при

движении автомобильного и железнодорожного транспорта физических полей в

земляном полотне;

б) прием и преобразование ответных сигналов приборами (отклик

системы);

в) регистрация сигналов измерительной аппаратурой;

г) обработка полученной информации;

д) интерпретация и инженерно-геологическое истолкование

результатов.

е) При проведении обследования объектов дорожной инфраструктуры в

методику включены следующие геофизические методы:

ж) электроразведка;

и) сейсмический метод;

к) динамическое и статическое зондирование (пенетрация);

л) георадиолокационный метод.


НИР

Методика может быть использована для диагностики объектов

транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог научными и

эксплуатационными подразделениями дорожной отрасли, Дорожными центрами

диагностики, Геобазами, путеобследовательскими станциями железных дорог и

другими изыскательскими организациями.

Методика может быть использована для определения параметров объектов

транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог, а именно:

а) оценки загрязненности щебеночного балласта;

б) оценка соответствия щебеночного балласта нормативным

требованиям по мощности и однородности;

в) оценки пространственной изменчивости состава и свойств грунтов;

93

г) определения глубины залегания кровли скальных и

крупнообломочных грунтов;

д) определения степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и

пространстве;

е) определения данных для расчета свайных фундаментов;

ж) определение протяженности участков с уложенным разделительным

и защитным слоем;

и) мониторинга развития деформативности;

к) определения переувлажненных и разуплотненных мест земляного

полотна;

л) определения толщины конструктивных слоев дорожной одежды;

м) обследование искусственных сооружений при детальной

диагностики (мосты, трубы, тоннели и т д).

3.2.4 Методика определения критических режимов функционирования

объекта транспортной инфраструктуры


В рамках методики определения критических режимов функционирования

объекта транспортной инфраструктуры (далее - методики) изложены

теоретические предпосылки и практические рекомендации по определению

критических режимов функционирования объектов транспортной

инфраструктуры автомобильных и железных дорог, основанные на системном

анализе, функциональном моделировании и комплексном обследовании

объектов транспортной инфраструктуры геофизическими методами. Применение

методики позволит с максимальной эффективностью использовать средства

геофизических обследований, а также, автоматизации геотехнических расчетов

и существенно сократить стоимость, трудоемкость и сроки их проведения.

В настоящей методики излагаются принципиальные положения

определения режимов функционирования объектов транспортной

инфраструктуры автомобильных и железных на основе системного анализа. При

94

этом в решении поставленных задач рационально сочетаются методы

физического и математического моделирования. Основной упор делается на

математические методы. Комплексное обследования геофизическими методы

используется исключительно для уточнения и проверки расчетной модели

объекта. Это обусловило применение целенаправленных физических моделей,

разработанных на основе функционального подобия, благодаря чему

существенно упрощается конструкция моделей, снижаются затраты ресурсов на

экспериментальные исследования.

В рамках методики осуществляться анализ и определение основных

параметров, характеризующих состояние объекта транспортной инфраструктуры

изменяющихся с течением времени под воздействием внешних факторов. В

рамках выбранного набора параметров осуществляется анализ влияния

выбранных параметров на стабильность функционирования объекта

транспортной инфраструктуры. Для проведения данного анализа осуществляется

комплексное обследование объекта транспортной инфраструктуры с

применением современной измерительной аппаратуры и программных

продуктов. Данное обследование позволяет определить фактического состояния

выбранного объекта транспортной инфраструктуры (геометрические параметры,

внутреннее строение, физико-механические характеристики материалов). Для

детального определения физико-механических характеристик материалов

проводиться лабораторные исследования. В рамках полученной информации о

состоянии объекта транспортной инфраструктуры проводиться компьютерное

моделирование объекта транспортной инфраструктуры для проверки

критических режимов его функционирования. Что позволяет определить

искомый результат – оценить влияния внешних факторов на измеряемые

параметры.

95


НИР

Разработанная методика анализа состояния объектов инженерной

инфраструктуры и оценки рисков их разрушения позволяет:

а) классификацию потенциально опасных объектов по вероятному

сценарию отказа;

б) определение критических режимов эксплуатации инженерного

объекта;

в) выработку предложений по стабилизации состояния объекта


г) возможность принятия своевременных управленческих решения с

целью повышения безопасности движения;

д) своевременное планирование и проведение ремонтов инженерных

объектов.

3.2.5 Проект технического задания на проведение ОКР по теме

«Комплексная информационно-телекоммуникационная система



В рамках НИР разработан проект технического задания на проведение ОКР

по теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система


Планируется разработка комплексной информационно-телекоммуникационной

системы мониторинга (далее - ИКСМ) предназначенной для определения

значений выбранных физических пара-метров объектов инфраструктуры

автомобильных и железных дорог, сравнении полученных результатов с

критическими значениями и выработки управленческих решений по

обеспечению безопасности движения автотранспортных средств и

железнодорожного подвижного состава.

96






среднем, составляет 80 лет, более 70% объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог, хотя бы один раз подвергались ремонту после

введения в эксплуатацию. Такое положение объясняется многими факторами.

Одним из основных является отсутствие достоверных знаний об изменении

эксплуатационной надежности конструкций инженерных объектов во времени.

Долговечность нормальной эксплуатации конструкций имеет значительный

разброс, обусловленный изменчивостью эксплуатационных условий по трассе





ситуаций при эксплуатации других. В результате этого происходит значительное

увеличение эксплуатационных затрат. Экономическая эффективность процесса

эксплуатации сооружений может быть достигнута при помощи прогнозирования

изменения надежности конструкций и правильного планирования времени

проведения ремонтных работ.






инфраструктуры автомобильных и железных дорог и предотвращать развитие

различного рода деструктивных процессов в теле инженерного объекта и его

отдельных конструкционных элементов.

97


НИР

Разработанная комплексная информационно-телекоммуникационная

система мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных

дорог (ИКСМ) может быть использована:

а) для назначения всех видов ремонтов объектов транспортной


б) для проверки качества ремонтов объектов транспортной


в) для определения характеристик объектов транспортной

инфраструктуры автомобильных и железных дорог и отдельных

конструкционных элементов этих сооружений.

3.3 Основные выводы по разделу предложения и рекомендации по

использованию результатов проведенной НИР

Результаты НИР представленные в п. 2.1 направлены на решение проблем

транспортного комплекса РФ (п. 1), в части:





в) сокращения транспортных издержек.

Это достигается за счет применения, в частности:


геофизическими методами, которая:

1) разработана с целью повышения эффективности планирования

мероприятий по ремонтам, реконструкции и усилению участков железных

и автомобильных дорог, для повышения безопасности движения и

увеличения объема перевозимых грузов;

98

2) позволяет своевременно обнаруживать развитие деформаций и

принять адекватные меры и основана на использовании современных

геофизических методах. К этим методам относятся:

1) электроразведка;

2) сейсмический метод;

3) динамическое и статическое зондирование (пенетрация);

4) георадиолокационный метод.

Они позволяют определять следующие характеристики объектов

транспортной инфраструктуры:

1) - загрязненности щебеночного балласта;

2) -соответствие щебеночного балласта нормативным

требованиям по мощности и однородности;

3) - пространственная изменчивость состава и свойств

грунтов;

4) - глубины залегания кровли скальных и


5) -степень уплотнения и упрочнения грунтов во времени и

пространстве;

6) - данные для расчета свайных фундаментов;

7) - протяженность участков с уложенным разделительным

и защитным слоем;

8) - мониторинг развития деформативности;

9) - определение переувлажненных и разуплотненных мест

земляного полотна;

10) - определение толщины конструктивных слоев дорожной

одежды;

11) - обследование искусственных сооружений при

детальной диагностики (мосты, трубы, тоннели и т д).

б) методики определения критических режимов функционирования

объекта транспортной инфраструктуры, которая позволяет:

99

1) проводить определение критических режимов функционирования

объектов транспортной инфраструктуры автомобильных и железных

дорог, основанное на системном анализе, функциональном моделировании

и комплексном обследовании объектов транспортной инфраструктуры


2) классификацию потенциально опасных объектов по вероятному

сценарию отказа;

3) выработку предложений по стабилизации состояния объекта


4) возможность принятия своевременных управленческих решения с

целью повышения безопасности движения;

5) своевременное планирование и проведение ремонтов

инженерных объектов.

100

4 Разработка проекта технического задания на проведение ОКР по

теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система

мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог»

4.1 Проект технического задания на проведение ОКР по теме

«Комплексная информационно-телекоммуникационная система


В рамках НИР разработан проект технического задания на проведение ОКР

по теме «Комплексная информационно-телекоммуникационная система

мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог» (см.

приложение А отчета о НИР). Комплексная информационно-

телекоммуникационной системы мониторинга предназначена для определения

значений выбранных физических параметров объектов инфраструктуры




железнодорожного подвижного состава.






среднем, составляет 80 лет, более 70% объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог, хотя бы один раз подвергались ремонту после

введения в эксплуатацию. Такое положение объясняется многими факторами.

Одним из основных является отсутствие достоверных знаний об изменении

эксплуатационной надежности конструкций инженерных объектов во времени.

Долговечность нормальной эксплуатации конструкций имеет значительный

разброс, обусловленный изменчивостью эксплуатационных условий по трассе



101



ситуаций при эксплуатации других. В результате этого происходит значительное

увеличение эксплуатационных затрат. Экономическая эффективность процесса

эксплуатации сооружений может быть достигнута при помощи прогнозирования

изменения надежности конструкций и правильного планирования времени

проведения ремонтных работ.

Искусственные сооружения и земляное полотно железных и автомо-

бильных дорог требуют к себе особого внимания в вопросах содержания,

капитального ремонта и реконструкции. Несмотря на целенаправленное

проведение работ по реконструкции и ремонту, продолжает эксплуатироваться

значительное число дефектных и не соответствующих современным нормам

сооружений. Например, на сети железных дорог 28% железнодорожных

тоннелей, 19% автодорожных путепроводов, 16% пешеходных мостов, 11%

больших мостов отнесены к категории дефектных сооружений. Инженерные

сооружения, построенные до 1910 года, составляют в настоящее время 30% от

общего количества эксплуатирующихся на сети железных дорог. Анализ

технического состояния земляного полотна сети железных дорог России за

период 2000-2009 г.г. показал, что наблюдается возрастание доли деформации

тела насыпи, ее откосов и основания (сплывы откосов, осадки насыпи) – с 25 %

в 2000 году до 31,5% в 2008 году от общего числа дефектов, а также, таких

деформаций земляного полотна, как водоразмывы, оползни, обвалы и сели с

15,8% в 2000 году до 19,7 % в 2008 году. При этом, доля деформации тела

насыпи (оползни) возросла с 0.6 % в 2000 году до 1.1% в 2008 году. Значительная

часть автомобильных дорог также имеет высокую степень износа. В создавшейся

ситуации тысячи километров автомобильных дорог не ремонтировались 10 и

более лет, что уже привело к необратимому разрушению дорожных покрытий.




102



инфраструктуры автомобильных и железных дорог и предотвращать развитие

различного рода деструктивных процессов в теле инженерного объекта и его

отдельных конструкционных элементов.

4.2 Выводы по разделу

Разработанный проект технического задания на проведение ОКР позволит

реализовать разработку комплексной информационно-телекоммуникационной

системы мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных

дорог, которая может быть использована для:

а) назначения всех видов ремонтов объектов транспортной


б) проверки качества ремонтов объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог;

в) определения характеристик объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог и отдельных конструкционных элементов этих

сооружений.

103

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках этапа 3 НИР выполнены следующие работы:

а) проведена технико-экономическая оценка полученных результатов

НИР;

б) выполнено обобщение и сформулированы выводы по результатам

НИР;

в) разработаны предложения и рекомендации по использованию

результатов НИР;

г) разработан проект технического задания на проведение ОКР;

д) проведены дополнительные патентные исследования.

В разделе 1 отчета о НИР приведена технико-экономическая оценка

полученных результатов. К основному результату НИР можно отнести проект

технического задания на проведение ОКР по теме «Комплексная

информационно-телекоммуникационная система мониторинга объектов

инфраструктуры автомобильных и железных дорог». В рамках данного вида

работ планируется разработка комплексной информационно-

телекоммуникационной системы мониторинга предназначенной для определения

значений выбранных физических параметров объектов инфраструктуры




железнодорожного подвижного состава. В рамках данного раздела (см. раздел 1

отчета о НИР) выполнены следующие работ:

а) проведен анализ рынка;

б) проведена оценка потребности в трудовых ресурсах при реализации

разработок НИР;

в) определено необходимое для развѐртывания производства

разработок НИР;

г) проведена оценка себестоимости разработки;

104

д) определены факторы финансовой и экономической

привлекательности проекта;

е) определена потребность в инвестиционных и оборотных средствах;

ж) определена оценка показателей экономической и социальной

эффективности проекта;

з) определена оценка и управление рисками инвестиционного проекта.

В разделе 2 отчета о НИР выполнена обобщение и оценка полученных

результатов, в части:

а) анализа современной научно-технической, нормативной,

методической литературы по тематике НИР для обоснования выбора

направления исследований и постановки основных задач;

б) анализа потенциально опасных объектов на сети железных и

автомобильных дорог;

в) методики комплексного обследования объекта инфраструктуры


г) проведения экспериментальных полевых исследований на объекте

инфраструктуры;

д) математического моделирования объектов транспортной

инфраструктуры для определения критических режимов эксплуатации объекта;

е) методики определения критических режимов функционирования


ж) методики определения параметров экспериментального образца

интеллектуально-коммуникационной системы мониторинга;

и) разработки эскизной конструкторской документации ЭО ИКСМ;

к) экспериментальных исследований работы ЭО ИКСМ.

В разделе 3 отчета о НИР представлены предложения и рекомендации по

использованию результатов проведенной НИР, в частности:

а) проведен анализ проблем транспортного комплекса Российской

Федерации. В рамках анализа рассмотрены проблемы автомобильной и

105

железнодорожной отрасли. Установлено, что данные отрасли транспортного

комплекса нуждаться в модернизации, в частности, дорожное хозяйство РФ;

б) приведена характеристика основных результатов НИР и

предложения по их использованию для решения проблем транспортного

комплекса РФ;

Установлено, что результаты НИР направлены на решение проблем

транспортного комплекса РФ (см. раздел 3 отчета о НИР), в части:





в) сокращения транспортных издержек;

Это достигается за счет применения, в частности:


геофизическими методами, которая:

1) разработана с целью повышения эффективности планирования

мероприятий по ремонтам, реконструкции и усилению участков железных

и автомобильных дорог, для повышения безопасности движения и

увеличения объема перевозимых грузов;

2) позволяет своевременно обнаруживать развитие деформаций и

принять адекватные меры и основана на использовании современных

методе геофизических методах.

К этим методам относятся:

1) - электроразведка;

2) - сейсмический метод;

3) - динамическое и статическое зондирование

(пенетрация);

4) - георадиолокационный метод.

106

Перечисленные методы позволяют определять следующие

характеристики объектов транспортной инфраструктуры:

1) - оценка загрязненности щебеночного балласта;

2) - оценка соответствия щебеночного балласта

нормативным требованиям по мощности и однородности;

3) - оценка пространственной изменчивости состава и

свойств грунтов;

4) - определения глубины залегания кровли скальных и


5) - определения степени уплотнения и упрочнения грунтов

во времени и пространстве;

6) - определения данных для расчета свайных фундаментов;

7) - определение протяженности участков с уложенным

разделительным и защитным слоем;

8) - мониторинга развития деформативности;

9) - определения переувлажненных и разуплотненных мест

земляного полотна;

10) - определения толщины конструктивных слоев дорожной

одежды;

11) - обследование искусственных сооружений при

детальной диагностики (мосты, трубы, тоннели и т д).

б) методики определения критических режимов функционирования

объекта транспортной инфраструктуры, которая позволяет:

1) проводить определение критических режимов

функционирования объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог, основанное на системном анализе,

функциональном моделировании и комплексном обследовании объектов

транспортной инфраструктуры геофизическими методами;

2) классификацию потенциально опасных объектов по

вероятному сценарию отказа;

107

3) выработку предложений по стабилизации состояния объекта


4) возможность принятия своевременных управленческих

решений с целью повышения безопасности движения;

5) своевременное планирование и проведение ремонтов


В рамках этапа 3 НИР проведены дополнительные патентные исследования

(см. часть 2 отчета о НИР) в ходе которых осуществлена оценка

изобретательского уровня и патентной частоты. Они позволили уточнить сферу

применения существующих технологий и способов мониторинга объектов

транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог, которые

обеспечивают безопасность эксплуатации данных объектов, технологий и

способов проведения диагностики их состояния для наиболее эффективного

анализа состояния и оценки рисков разрушения. В результате поиска отобраны

охранные документы в общем количестве 47 единиц. Установлено, что результат

интеллектуальной деятельности, полученных в ходе выполнения НИР

«Оптимальный способ управления движением поездов с учетом динамического

воздействия на высокие насыпи» является патентночистым и обладает

признаками патентоспособности.

108

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Farrar C. R., Lieven N. A. J., Bement M. T. An introduction to damage

prognosis // Damage Prognosis: For Aerospace, Civil and Mechanical Systems. – San

Francisco: Wiley, 2005. – P.5-16. Современные требования к искусственным

сооружениям: надежность, безопасность, долговечность. И.Ю. Малинин /

Евразия Вести IX 2010.

2 Инженерные сооружения - основа эффективной работы

железнодорожной инфраструктуры. В.Б. Воробьев / Евразия Вести IX 2010.

3 Анализ состояния и качества содержания земляного полотна по сети

железных дорог России по итогам эксплуатации 2007 год. Центр обследования и

диагностики инженерных сооружений - филиал ОАО «РЖД», 2008.


железных дорог России по итогам эксплуатации 2008 год. Центр обследования

и диагностики инженерных сооружений - филиал ОАО «РЖД», 2009.

5 Динамика технического состояния земляного полотна и его обустройств

сети железных дорог России за период 2003- 2007 г. Центр обследования и


6 Национальная программа модернизации и развития автомобильных

дорог Российской Федерации до 2025 года.



8 Технические указания по инструментальной диагностике земляного

полотна / Департамент пути и сооружений МПС России. М.: ИПП Куна, 2000.

9 ЦП 544 «Инструкция по содержанию земляного полотна

железнодорожного пути».

10 ЦП 774 «Инструкция по текущему содержанию железнодорожного

пути».

11 ОДМ 218.4.002-2008. Отраслевой дорожный методический документ.

Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог


109

12 ОДМ 218.3.008-2011 "Рекомендации по мониторингу и обследованию

подпорных стен и удерживающих сооружений на оползневых участках

автомобильных дорог".

13 Руководство по проведению мониторинга состояния эксплуатируемых

мостовых сооружений.

14 ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и

мониторинга технического состояния.

15 ВСН 4-81. Инструкция по проведению осмотров мостов и труб на

автомобильных дорогах.

16 Эксплуатация автомобильных дорог: в 2 т. – Т. 1 / А.П. Васильев.– М.

2010.- 320 с.

17 Ремонт и содержание автомобильных дорог : справочная энциклопедия

дорожника / [А.П. Васильев и др.]. — Т. 2. — М.: Информавтодор, 2004. - 507 с.

18 Ярмолинский А. И. Ремонт и содержание автомобильных дорог : учеб.

пособие / А.И.Ярмолинский, И.Н.Пугачѐв, В.А.Ярмолинский ; под ред. А. И.

Ярмолинского. — Хабаровск : Изд-во ХГТУ, 1999. — 107 с

19 Борисюк Н.В., Яковлев Ю.М. Использование результатов

видеокомпьютерной съемки при оценке прочности дорожных одежд нежесткого

типа // Строительство и эксплуатация автомобильных дорог : задачи и решения. -

М. : Изд-во МАДИ (ГТУ), 2001.

20 Хмелевской, В.К. Геофизические методы исследований: учеб. пособие

для геологических специальностей вузов / В.К. Хмелевской, Ю.И. Горбачев, А.В.

Калинин, М.Г. Попов, Н.И. Селиверстов, В.А. Шевнин. – Петропавловск-

Камчатский: изд-во КГПУ, 2004. – 232 с.

21 Орлов, Г.Г. Обоснование требуемых параметров плана и профиля

скоростных железнодорожных магистралей / Автореферат. Специальность:

05.22.06. Москва, 2001

22 Перспективные направления развития мониторинга и диагностики

земляного полотна ОАО «РЖД». Сазонов В.Н. / Евразия Вести IX 2010.

110

23 Инновационный дайджест [Электронный ресурс] / Информационно-

библиотечные центры. – Режим доступа: http://www.rzd-expo.ru/

24 «Научно-производственная корпорация «РЕКОД» [Электронный

ресурс] / Системы высокоточного позиционирования. – Режим доступа:

http://www.rekod.ru/

25 HinesJ.W., Seibert R. Technical Review of On-Line Monitoring Tech-

niques for Performance Assessment. State-of-the-Art. University of Tennessee.

Department of Nuclear Engineering. Vol. 1, 2006.

26 Moore J.F.A. Monitoring Building Structures. — London: Blackie and Son

Ltd, 1992.- 155p.

27 Mufti A.A. Structural health monitoing of innovative Canadian civil

engineering structures // Structural health monitoring. 2002. -V. 1. - №1. - P. 89 - 103.

28 Potts D.M., T.I. Addenbrooke A structure's influence on tunnelling-induced

ground movements // Proc. of ICE Geotechnical Engineering. 1997. - V. 125. -P.109 -

125.

29 Stubbs N.A., Park S., Sikorsky C., Choi S. Global Non-destructive Damage

Assessment Methodology for Civil Engineering Structures // International Journal of

Systems Science. 2000. -V. 31(11) - P.1361-1372.

30 Qin Q., Li H.B., Qian L.Z. Modal identification of Tsing Ma Bridge by using

improved eigensystem realization algorithm // Journal of Sound and Vibration 2001.-

V. 247.-P.325-341.

31 Отчет научно-исследовательской работе «Разработка проекта

длительного приборного мониторинга эксплуатируемых мостов», тема № 67н/03,

Москва 2004 г.

32 Геофизические системы контроля информации [Электронный ресурс] /

Эффективность комплексных решений. – Режим доступа: http://www.gpiko.ru

33 Неугодников А. П. Строительный мониторинг на базе волоконно-

оптических датчиков: гарантия качества и безопасности / Информационный

сборник "Современные системы и средства комплексной безопасности и

111

противопожарной защиты объектов строительства", М. ГУП «ИТЦ

Москомархитектуры», 2009

34 Leica Geosystems AG [Электронный ресурс] / Информационный портал.

– Режим доступа: http://www.leica-geosystems.com

35 Шайдуров Г.Я., Гондарев В.В., Мякотин Г.С. и др. Автоматизированные

комплексы контроля напряженно-деформированного состояния

гидротехнических сооружений серии "Струна" // Геотехническое строительство.-

2006.-№12.-С. 15 19.

36 SisGeo [Электронный ресурс] / Информационный портал. – Режим

доступа: http://www.sisgeo.eu

37 Современные требования к искусственным сооружениям: надежность,

безопасность, долговечность. И.Ю. Малинин / Евразия Вести IX 2010.

38 Инженерные сооружения - основа эффективной работы

железнодорожной инфраструктуры. В.Б. Воробьев / Евразия Вести IX 2010.







41 Динамика технического состояния земляного полотна и его обустройств

сети железных дорог России за период 2003- 2007 г. Центр обследования и




43 Технические указания по инструментальной диагностике земляного

полотна / Департамент пути и сооружений МПС России. М.: ИПП Куна, 2000.

44 ЦП 544 «Инструкция по содержанию земляного полотна

железнодорожного пути».

112

45 ЦП 774 «Инструкция по текущему содержанию железнодорожного

пути».

46 ОДМ 218.4.002-2008. Отраслевой дорожный методический документ.

Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог


47 ОДМ 218.3.008-2011 "Рекомендации по мониторингу и обследованию

подпорных стен и удерживающих сооружений на оползневых участках

автомобильных дорог".

48 Руководство по проведению мониторинга состояния эксплуатируемых

мостовых сооружений.

49 ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и

мониторинга технического состояния.

50 ВСН 4-81. Инструкция по проведению осмотров мостов и труб на

автомобильных дорогах.

51 Эксплуатация автомобильных дорог: в 2 т. – Т. 1 / А.П. Васильев.– М.

2010.- 320 с.

52 Ремонт и содержание автомобильных дорог : справочная энциклопедия

дорожника / [А.П. Васильев и др.]. — Т. 2. — М.: Информавтодор, 2004. - 507 с.

53 Ярмолинский А. И. Ремонт и содержание автомобильных дорог : учеб.

пособие / А.И.Ярмолинский, И.Н.Пугач ев, В.А.Ярмолинский ; под ред. А. И.

Ярмолинского. — Хабаровск : Изд-во ХГТУ, 1999. — 107 с

54 Борисюк Н.В., Яковлев Ю.М. Использование результатов

видеокомпьютерной съемки при оценке прочности дорожных одежд нежесткого

типа // Строительство и эксплуатация автомобильных дорог : задачи и решения. -

М. : Изд-во МАДИ (ГТУ), 2001.

55 Хмелевской, В.К. Геофизические методы исследований: учеб. пособие

для геологических специальностей вузов / В.К. Хмелевской, Ю.И. Горбачев, А.В.

Калинин, М.Г. Попов, Н.И. Селиверстов, В.А. Шевнин. – Петропавловск-

Камчатский: изд-во КГПУ, 2004. – 232 с.

113

56 Орлов, Г.Г. Обоснование требуемых параметров плана и профиля

скоростных железнодорожных магистралей / Автореферат. Специальность:

05.22.06. Москва, 2001

57 Официальный сайт ОАО «НПК «РЕКОД» [Электронный ресурс]:

Открытое акционерное общество «Научно-производственная корпорация

«РЕКОД». –М. [20—]. Режим доступа: http://www.rekod.ru/, свободный. — Загл. с

экрана. — Яз. рус.

58 Баскаков, С. Беспроводная система мониторинга состояния

строительных конструкций // Беспроводные технологии. –М. 2010. №3.

59 Wireless sensor networks: a survey. I.F. Akyildiz, W. Su, Y.

Sankarasubramaniam, E. Cayirci / Computer Networks 38 (2002) 393–422.

60 Сенсорные сети: состояние, решения и перспективы. Р. М. Алгулиев, Т.

X. Фаталиев, Б. С. Агаев, Т. С. Алиев / Системы подвижной радиосвязи.

61 Sukun Kim. Wireless Sensor Networks for Structural HealthMonitoring.

Master’s thesis, U.C.Berkeley, 2005.

62 Неугодников А. П. Строительный мониторинг на базе волоконно-

оптических датчиков: гарантия качества и безопасности / Информационный

сборник "Современные системы и средства комплексной безопасности и

противопожарной защиты объектов строительства", М. ГУП «ИТЦ

Москомархитектуры», 2009.

63 Ковалев М.А., Лапин А.С. Социально-экономические потери России от

дорожно-транспортной аварийности [Электронный ресурс] / Научные

конференции .– Режим доступа: http://kafatr.ru/socialno-

ekonomicheskie_poteri_ross

64 Российские дороги зальют триллионами // Гудок, от 16.01.2012

65 Транспорт в России. 2009: Стат.сб. / Росстат.- М., 2009. - 215 с.

66 "Российская газета" - Экономика "Транспорт и инфраструктура" №5068

(244)

67 Транспорт в России. 2009: Стат.сб./ Росстат.- М., 2009. - 215 с.

114

68 «Российская газета» [Электронный ресурс] / [30.07.2012г] .– Режим

доступа: http://www.rg.ru/2012/07/30/reg-cfo/yama-anons.html

69 Правильная яма «Российская газета» [Электронный ресурс] /

[2.05.2012г.] .– Режим доступа: http://www.rg.ru/2012/05/02/doroga.html

70 Безопасность движения поездов в путевом хозяйстве // ЕВРОАЗИЯ

Вести, I 2011. Эл. ресурс: http://www.eav.ru/publ1p.php?publid=2011-01a10

71 Тищанин А.Г. На основе новых принципов, методов и инструментария

[Электронный ресурс] / СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги .– Режим

доступа: http://scbist.com/zh-d-stati/17923-na-osnove-novyh-principov-metodov-i-

instrumentariya.html

115

Приложение А

Проект

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ на выполнение опытно-конструкторских работ (ОКР) по теме:

«Комплексная информационно-телекоммуникационная система мониторинга объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог» (шифр заявки «

2011-1.4-514-124») 1 Основание для проведения ОКР Государственный контракт № 07.514.11.4096 на выполнение научно-исследовательских работ по теме «Применение инновационных технологий для повышения эффективности строительства, содержания и безопасности автомобильных и железных дорог». 2 Исполнитель ОКР Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО РГУПС). 3 Цель выполнения ОКР Выполнение пункта 3.4 Календарного плана, предусмотренного Государственным контрактом №07.514.11.4096 на выполнение научно-исследовательских работ по теме «Применение инновационных технологий для повышения эффективности строительства, содержания и безопасности автомобильных и железных дорог». 4 Назначение продукции Разрабатываемая комплексная информационно-телекоммуникационная система мониторинга (ИКСМ) предназначена для определения значений выбранных физических параметров объектов инфраструктуры автомобильных и железных дорог, сравнении полученных результатов с критическими значениями и выработки управленческих решений по обеспечению безопасности движения автотранспортных средств и железнодорожного подвижного состава. 5 Технические требования 5.1 Состав продукции 5.1.1 в состав разрабатываемого ИКСМ должна входить система сигнализации на основе беспроводной сенсорной сети с многопараметрическими датчиками. Система состоит из устройств:

1) сбора информации; 2) первичной обработки, передачи информации; 3) анализа информации о состоянии оползневого участка.

5.1.2 эксплуатационная документация; 5.1.3 запасное имущество и принадлежности (ЗИП); 5.1.4 окончательный состав продукции уточняется в процессе разработки и согласовывается с заказчиком. 5.2 Требования к показателям назначения 5.2.1 Выполняемые функции Система сигнализации позволит осуществлять постоянный контроль за состоянием

116

оползнеопасного участка путем сбора информации о его состоянии, анализ данной информации и реагирование на возможные подвижки грунтовых масс с оповещением технологического персонала, вплоть до автоматизированной выработки сигнала, запрещающего въезд на участок мониторинга. 5.2.2 Нормы и количественные показатели Система должна отвечать следующим требованиям: - устройства сбора информации должны обеспечивать при необходимости получение информации о следующих параметров:

Измеряемый параметр

Точность Периодичность измерения

Температура ±3.0% При приближении к критическому значению. Скоростью изменения температуры.

Влажность ±4.5% При приближении к критическому значению. Скоростью изменения влажности.

Деформация ±4.0% При приближении к критическому значению. Скоростью изменения параметра.

Амплитуда виброскорости

±8% При приближении к критическому значению. Скоростью изменения параметра.

- набор измеряемых параметров должен определяется на основе анализа внешних факторов оказывающих влияние на состояние оползнеопасного участка; - система сбора информации должна содержать номенклатуру, количество и схемы размещения датчиков; - устройства первичной обработки и передачи должны основываться на беспроводных сетях (технология ZigBee), работающих в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц разрешенных установленным порядком. 5.2.3 Технические характеристики (параметры): 1) устройства первичной обработки должны работать в режиме с эффективной изотропно-излучаемой мощностью (ЭИИМ) не превышающей 10 мВт и антенной, не превышающей длину 10 м; 2) устройства первичной обработки должны осуществлять циклический опрос датчиков параметров физического состояния; 3) конструктивное исполнение аппаратуры должно быть выполнено в антивандальном исполнении и обеспечивать влаго- и пыленепроницаемость; 4 )диапазон рабочих температур компонентов системы должен соответствовать условиям окружающей среды; 5) анализ информации, получаемой от устройств сбора, должен осуществляться по алгоритмам, адаптированным к конкретному объекту; 6) анализ должен включать временную и сезонную динамику состояния объектов и взаимодействие объекта и подвижного состава; 7) на основе анализа системой осуществляется выработка в автоматическом режиме информационных сигналов для обеспечения безопасного движения автомобильного транспорта и поездов. Результаты анализа должны классифицироваться по следующим типам:

117

Тип сигнала Анализ состояния объекта Норма Измеряемые параметры инженерного объекта

находятся в пределах нормы. Критические значения не превышены. Оборудование находится в рабочем состоянии.

Система сбора информации неисправна

Опрос элементов сбора информации выявил неисправность одного или нескольких узлом системы

Внимание Одни или несколько измеряемых параметров инженерного объекта приближаются к критическим значениям (ИП≥ИПКР · 0,8)

Опасно Одни или несколько измеряемых параметров инженерного объекта привесили критические значения (ИП≥ИПКР )

8) на основе информационных сигналов вырабатываемых системой в автоматизированном режиме выполнятся следующие действия дежурного персонала:

Тип сигнала Действия дежурного Система сбора информации неисправна

Вызов бригады для устранения неисправности системы. Проверка работы элементов системы и каналов связи.

Внимание Ограничение скоростного режима на данном участке железнодорожного пути. Вызов бригады проведения возможных ремонтных работ по ликвидации последствий деформаций.

Тип сигнала Действия дежурного Опасно Закрытие участка (перегона) для движения. Вызов

бригады для проведения ремонтных работ по ликвидации последствий деформаций и возможных оползней.

5.2.4 Требования к порядку и способам взаимодействия с сопрягаемыми объектами: 1) при мониторинге объектов автомобильных дорог устройства первичной обработки и передачи должны быть увязаны с удаленной аппартурой принятия решений с помощью канала передачи данных в GSM-сетях. 2) при мониторинге объектов железнодорожного транспорта устройства первичной обработки и передачи должны быть увязаны с системой ДЦ по типовым линиям связи или радиоканалам каналам (в диапазонах частот: 130-175 МГц, 400-470 МГц, 800-950МГц). В качестве дублирующего должен выступать канал передачи данных в GSM-сетях. 3) обмен информаций должен осуществляться в асинхронном полудуплексном режиме по последовательному асинхронному промышленному интерфейсу RS-422 со следующими параметрами: скорость 9600 б/c, 8 бит данных, 1 стоп бит, нет контроля четности; 5.2.5 Требования к совместимости Используемая в ИКСМ радиопередающая аппаратура должна удовлетворять требованиям ГОСТ Р-51856-2001 по электромагнитной совместимости.

118

5.2.6 Требования по мобильности: Нет. 5.3 Требования к электропитанию 5.3.1 Электропитание узлов разрабатываемого ИКСМ должно осуществляться: 1) устройств сбора информации - от аккумуляторных батарей; 2) устройств первичной обработки, передачи информации - от аккумуляторных батарей; 3) устройств анализа информации о состоянии оползневого участка – от источников переменного тока 220 В с частотой 50 гц. 5.4 Требования надежности 5.4.1 Требования по безотказности Разрабатываемый ПТК должен удовлетворять следующим требованиям: 1) вероятность безотказной работы определяется параметрами комплектующих, но не менее 1000 часов; 2) средняя наработка на отказ не менее 1000 часов; 3) среднее время восстановления не более 12 часов. 5.4.2 Требования по долговечности Разрабатываемый ИКСМ должен удовлетворять следующим требованиям: 1) ресурс между техническими обслуживаниями не менее 6 месяцев 2) ресурс между средними (капитальными) не менее 2 лет; 3) ресурс до списания не менее 5 лет. 5.4.3 Требования по сохраняемости Разрабатываемый ИКСМ должен удовлетворять следующему требованию: средний срок сохраняемости не менее 2 года. 5.4.4 Критерии отказов и предельного состояния изделия 5.4.4.1 Отказом разрабатываемого ИКСМ считают: 1) разрушение аппаратной части из-за внешних причин; 2) полная потеря работоспособности комплектующих аппаратной части; 5.4.4.2 Предельным состоянием разрабатываемого ИКСМ считают регистрацию критических значений измеряемых параметров. 5.4.5 Подтверждение требований п.п. 5.4.1…5.4.4 настоящего технического задания проводится: 1) расчетным методом в соответствии с ГОСТ 27.301-95 - на этапе разработки изделия и этапе предварительных испытаний; 2) экспериментальным (расчѐтно-экспериментальным) методом по методике, согласованной с Заказчиком - на этапе приѐмочных испытаний. 5.5 Конструктивные требования 5.5.1 Конструкция ИКСМ устанавливается после выполнения геофизического и геотехнического обследования объекта. 5.5.2 Конструкция ИКСМ уточняется после утверждения Заказчиком типа и номенклатуры комплектующих аппаратной части. 5.6 Требования по эргономике и технической эстетике Оборудование ИКСМ размещается в антивандальных кожухах в доступных для технического обслуживания местах. По согласованию с Закзчиком для размещения датчиков могут использоваться действующие объекты транспортной инфраструктуры. 5.7 Требования к эксплуатации, удобству технического обслуживания и ремонта 5.7.1 Требования к стойкости к внешним воздействующим факторам 5.7.1.1 Разрабатываемый ИКСМ должен соответствовать группе климатического

119

исполнения В5 по ГОСТ 15150-69. 5.7.1.2 Разрабатываемый ИКСМ должен соответствовать группе механического исполнения М42 по ГОСТ 17516.1-90. 5.7.1.3 Разрабатываемый ИКСМ должен соответствовать степени защиты, обеспечиваемой оболочкой IP58 ГОСТ 14254-96. 5.7.2 Требования к эксплуатационным показателям Гарантийный срок разрабатываемого ПТК должен составлять не менее 1 года (в соответствии с ГОСТ 22352-77). 5.7.3 Требования по ремонтопригодности 5.7.3.1 Ремонтопригодность разрабатываемого ИКСМ определяется ремонтопригодностью выбранного комплектов: 1) устройств сбора информации; 2) устройств первичной обработки, передачи информации; 3) устройств анализа информации о состоянии оползневого участка. 5.7.3.2 Для выполнения ремонтных работ и поддержания работоспособности ИКСМ ЗИП должен содержать комплект устройств сбора информации и устройств передачи информации, а также, наборы инструментов для монтажа, устройства и комплектующие для организации резервного электропитания. 5.8 Требования безопасности Необходимо выполнять ведомственные требования безопасности при монтаже, эксплуатации и техническом ИКСМ. 5.9 Требования к упаковке и маркировке Нет. 5.10 Требования к консервации, хранению и транспортированию Нет. 5.11 Требования стандартизации, унификации и каталогизации Нет. 6 Требования по видам обеспечения 6.1 Требования по метрологическому обеспечению Изготовителем должна быть проведена метрологическая экспертиза технической документации в соответствии с требованиями РМГ 63-2003. Документы по результатам метрологической экспертизы должны быть оформлены установленным порядком и включены в состав отчетной документации, предъявляемой Заказчику. 6.2 Требования по программному обеспечению Программная часть ИКСМ должна быть совместимой с платформой Windows. 7 Требования к документации 7.1 Виды, состав и комплектность технической документации установлены "Перечнем технической документации, разрабатываемой в рамках государственного контракта", приведенной в приложении к настоящему техническому заданию. 7.2 Техническая (конструкторская, технологическая, программная, эксплуатационная, ремонтная) документация должна соответствовать требованиям стандартов ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД. 7.3 Перечень технической и другой отчетной документации, подлежащей оформлению и сдаче Исполнителем Заказчику на этапах выполнения работ, определяется требованиями настоящего технического задания и нормативными актами Заказчика. 7.4 Техническая и другая отчетная документация представляется Заказчику или уполномоченной им организации на бумажном носителе в двух экземплярах и в электронном виде на оптическом носителе в одном экземпляре.

120

8 Специальные требования 8.1 Требования к испытаниям 8.1.1 Для подтверждения и проверки выбранных конструктивно-схемных, конструктивно-технологических и технических решений, а также требований надежности и других, предъявляемых к разрабатываемому ИКСМ, его составным частям (сборочным единицам) изготовленный образ должен быть первоначально испытан на стенде Изготовителя. 8.1.2 Испытания образца должны быть проведены по утвержденным программам и методикам исполнителя ОКР. 8.1.3 Для подтверждения соответствия разрабатываемой продукции требованиям настоящего технического задания и нормативно-технической документации должны быть проведены следующие испытания образца: 1) предварительные испытания с целью предварительной оценки соответствия образца продукции требованиям настоящего ТЗ, а также для определения готовности образца к приемочным испытаниям в условиях, максимально приближенных к условиям реальной эксплуатации; 2) приемочные испытания Заказчика с целью оценки всех определенных настоящим ТЗ характеристик продукции. 8.1.4 Предварительные испытания опытного образца должны быть проведены по утвержденным программам и методикам головного исполнителя ОКР. 8.1.5 Приемочные испытания опытного образца должны быть проведены по утвержденным программам и методикам головного исполнителя ОКР, согласованным с Заказчиком. 8.1.6 Место проведения испытаний должны быть определены в Программе и методиках соответствующих испытаний. 8.1.7 Результаты приемочных испытаний ИКСМ отражаются в акте, подписываемом представителями Изготовителя и Заказчика. 8.2 Порядок контроля и приемки ИКСМ Программа и методика приемки ИКСМ должна содержать следующие поверки. 8.2.1 При размещении ИКСМ на стенде Исполнителя: - проверку работоспособности отдельных устройств сбора информации; - проверку работоспособности отдельных устройств первичной обработки и передачи информации; - проверку устройств анализа информации о состоянии оползневого участка; - проверку работоспособности алгоритмов ПАК, ответственных за выработку информационных сигналов. 8.2.2 При размещении ИКСМ на согласованном с Заказчиком объекте: - проверку общей работоспособности системы (отсутствие сигнала «Система сбора информации неисправна»). Приложение.

Перечень технической документации, разрабатываемой в рамках государственного контракта

Руководитель организации (подпись) (Ф.И.О.) М.П.

121

Приложение к техническому заданию

на выполнение опытно-конструкторских работ (ОКР)

Перечень технической документации,

разрабатываемой в рамках ОКР

по теме: Разработка программно-технического комплекса (ПТК) для скоростного обследования объектов транспортной инфраструктуры»

1. Конструкторская документация

№ п.п. Наименование документа Код

Стадия разработки1 по

ГОСТ 2.103 Образец ИКСМ 1 Пояснительная записка ПЗ ТПР, ЭП, ТП 2 Схема функциональная ИКСМ С2 ЭП 3 Чертеж общего вида ИКСМ ВО ЭП 4 Ведомость покупных изделий ВП ТП 5 Программа и методики предварительных

испытаний ПМ РКД

6 Программа и методики приемочных испытаний

ПМ ПИ

7 Каталожный лист продукции ПрИ Документы эксплуатационные 1 Руководство по эксплуатации РЭ РКД 2 Формуляр ФО РКД 3 Ведомость ЗИП ЗИ РКД 4 Ведомость эксплуатационных документов ВЭ РКД

2. Программная документация

№ п.п. Наименование документа Код

Стадия разработ

ки по ГОСТ 19.102

Образец ИКСМ 1 Пояснительная записка 81 ТПР, ЭП,

1 Стадии разработки обозначают «Техническое предложение» – «ТПР», «Эскизный проект» – «ЭП»,

«Технический проект» – «ТП», «Рабочая конструкторская документация» – «РКД», изготовление опытного образца и проведение предварительных испытаний «ПИ», проведение государственных приемочных испытаний «ПрИ».

124

СОДЕРЖАНИЕ

1 ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ ..

. 125

2 ОБЩИЕ ДАННЫЕ ОБ ОБЪЕКТЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ...

126

3 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ … 128 3.1 Технический уровень и тенденции развития объекта

хозяйственной деятельности … 128

3.2 Исследование патентной чистоты вновь созданных технических решений

… 130

3.3 Оценка патентоспособности вновь созданных технических решений

… 137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ … 138 Приложение А. Задание на проведение патентных

исследований … 140

Приложение Б. Регламент поиска … 141 Приложение В. Отчет о поиске … 142 Приложение Г. Рефераты патентных документов, отобранные

в процессе поиска … 161

Приложение Д.1 Использование объектов промышленной (интеллектуальной) собственности и их правовая охрана

… 189

Приложение Д.2 Исследование патентной чистоты объекта техники

… 194

125

1 ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ФГБУ ФИПС – Федеральное государственное бюджетное учреждение

«Федеральный институт промышленной собственности»;

РИ – реферат изобретения;

ИП – патент на изобретение;

ИПС – информационно-поисковая система;

МПК – международная патентная классификация;

УДК – универсальная десятичная классификация.

З – заявка;

ЗАО – закрытое акционерное общество;

ООО – общество с ограниченной ответственностью;

МПК – международная патентная классификация;

НПО – научно-производственное объединение.

A – заявка, прошедшая формальную экспертизу;

C1 – патент, выданный без предшествующей публикации сведений о

заявке;

C2 – патент, выданный с предшествующей публикацией сведений о заявке;

U1 – патент или свидетельство на полезную модель;

RU – Россия;

GB – Англия;

US – США;

JP – Япония;

AT – Австрия.

126

2 ОБЩИЕ ДАННЫЕ ОБ ОБЪЕКТЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Начало поиска: 04.06.2012 г.

Окончание поиска: 30.07.2012 г.

Краткое описание объекта исследований: объектом исследования, в

соответствии с тематикой НИР, являются технологии и способы мониторинга

объектов транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог, а

именно, оптимальный способ управления движением поездов с учетом

динамического воздействия на высокие насыпи. Разработка позволяет

определить развитие деструктивных процессов в структуре объектов

транспортной инфраструктуры и обеспечивает безопасность их эксплуатации.

Вместе с тем, проводиться анализ элементов системы мониторинга, посредством

которых осуществляется мониторинг объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог.

Цель проведения дополнительных патентных исследований, выполненных

на этапе 3 работ по гос. контракту № 07.514.11.4096 от «17» октября 2011 г.,

являлось исследование патентной чистоты и патентоспособности при разработке

технологий и способов монимторинга объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог; оценка изобретательского уровня и

применимости результата интеллектуальной деятельности – оптимальный способ

управления движением поездов с учетом динамического воздействия на высокие

насыпи – полученного при выполнении работ по гос. контракту

№ 07.514.11.4096.

Назначение объекта исследования: технологии и способы мониторинга

объектов транспортной инфраструктуры, автомобильных и железных дорог

предназначены для оценки состояния и отдельных характеристик инженерных

объектов и их конструктивных элементов с целью безопасной эксплуатации


Способы мониторинга состояния объектов транспортной инфраструктуры,

а также устройства для ее осуществления, которые основаны на геофизических

127

методах, позволяют выявлять деструктивные процессы в теле инженерного

объекта транспортной инфраструктуры, а также скрытые дефекты, т. е.

осуществлять анализ состояния объектов транспортной инфраструктуры.

Область применения: технологии и способы мониторинга объектов

транспортной инфраструктуры применяются, в частности, при реконструкции;

планировании и назначении ремонтов; оценки качества выполненной

реконструкции и ремонта.

Способы диагностики применяются для дистанционного зондирования

тела объекта транспортной инфраструктуры; определения признаков развития

диструктуивных процессов; поиск скрытых в их структуре предметов;

обнаружение пустот и металлоконструкций в железобетонных строительных

объектах; определение трассы и глубины залегания силовых электрических

кабелей, а также, подземных металлических коммуникаций и т.д.

128

3 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Технический уровень и тенденции развития объекта хозяйственной

деятельности

На этапе 1 работ по гос. контракту № 07.514.11.4096 от «17» октября

2011 г. были выполнены патентные исследования с целью исследования

технического уровня и тенденций развития объектов хозяйственной

деятельности, перспективного планирования научных исследований и

обоснования необходимости выполнения конкретных работ при разработке

«типовых» интеллектуальных систем мониторинга состояния объектов

транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог, позволяющих

анализировать их состояние и принимать своевременные решения по

обеспечению безопасности движения транспортных средств. Было выявлено, что

в настоящее время, они направлены (см. отчет опатетных исследованиях. Отчет о

НИР этап 1), прежде всего, на:

а) оценку состояния отдельных конструкций инженерных объектов и

объектов в целом, которая включает определение набора инженерных

характеристик, с учетом сезонных изменений свойств конструкций объектов

инфраструктуры и возможностью прогнозирования состояния этих объектов,

включающая:

1) способы определения изменений напряженно-

деформированного состояния конструкций зданий и сооружений;

2) способы определения состояния объектов при использовании

геофизических методов;

3) способы мониторинга опасных карстовых и оползневых

участков.

б) разработку решений для мониторинга и оценки состояния объектов

таких как:

1) испытательные комплексы для исследования физико-

механических характеристик дорожных покрытий;

129

2) комплексы сбора и анализа телеметрической информации для

мониторинга безопасности объектов;

3) системы мониторинга несущих конструкций, конструктивных

элементов зданий и сооружений.

При этом, анализ патентной ситуации и общего технического уровня в

рассматриваемой тематике показал возможность генерации новых технических

решений в области разработки технологий и способов мониторинга объектов

транспортной инфраструктуры автомобимльных и железных дорог, не

требующих обязательного использования действующих патентов.

При анализе информации по способам мониторинга состояния объектов

транспортной инфраструктуры были выявлены следующие тенденции в развитии

объекта хозяйственной деятельности:

а) оказывается предпочтение созданию конструкторских решений

комплексов мониторинга направленных на определение характеристик

отдельных конструкций инженерных объектов;

б) широкое применение получила разработка мобильных комплексов

мониторинга определяющие набор инженерных характеристик, для определения

состояния инженерного объекта;

в) оказывается предпочтение созданию узкоспециализированных

систем по применению геофизических методов для обследования однотипных

инженерных конструкций;

г) широкое распространение получили геофизические методы,

определения характера подземных инженерных конструкций, а также, в

последнее время, активно развиваются методы поиска скрытых в грунте

взрывоопасных предметов и определения состояния балластной и подбалластной

зон для автомобильных дорог и железнодорожного пути;

д) широкое распространение получили разработку конструкции и

геометрических решений, направлены на улучшения характеристик

измерительных блоков систем мониторинга и уменьшение помех или

взаимовлияний отдельных элементов этих систем;

130

е) совершенствование отдельных узлов систем мониторинга;

ж) совершенствование методов и поиск новых технических решений для

идентификации скрытых деструктивных процессов в теле инженерных объектов.

3.2 Исследование патентной чистоты вновь созданных технических

решений

В соответствии с регламентом поиска были отобраны патентные доку-

менты по классификационным рубрикам МПК, приведенным в приложении Б.

Патентный поиск осуществлялся по информационным базам, указанным в

приложении Б. При выполнении поиска необходимым признаком включения

охранного документа в последующий анализ являлось его отнесение хотя бы к

одной из рубрик МПК.

Для данных рубрик МПК ретроспективность поиска (по дате приоритета

охранного документа) определена регламентом и составляла 22 лет.

Эвристический отбор охранных документов производился исходя из цели

патентного поиска (приложение А, Б) по критериям, включая (но не

ограничиваясь):

а) функциональную принадлежность объекта патентного права:

технологии и способы мониторинга объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог;

б) техническую сущность объекта патентного права: измерение физико-

механических характеристик объектов транспортной инфраструктуры;

в) суть технического эффекта объекта патентного права: выявление

перехода объектов транспортной инфраструктуры в критические режимы

функционирования на основе оптимального способа управления движением

поездов с учетом динамического воздействия на высокие насыпи;

г) метод достижения технического эффекта: использование датчиков

физического состояния объектов транспортной инфраструктуры автомобильных

и железных дорог.

131

Перечень отобранных охранных документов приведен в приложении В

«Отчет о поиске». Рефераты патентных документов отобранных в процессе

поиска приведены в приложении Г.

При анализе патентных документов были отобранны наиболее близкие к

техническому решению «Оптимальный способ управления движением поездов с

учетом динамического воздействия на высокие насыпи», предлогаемому к

провавой охране, которые представленны в приложении Д.3. При этом, анализ

указанных технических решений выявил следующее.

В ИП RU 2087036 указано, что изобретение относится к системам для

передачи и обработки сигналов, служащих для контроля состояния объектов,

распределенных в пространстве, и может быть использовано в качестве системы

охранно-пожарной сигнализации, а также в других системах контроля. Целью

изобретения является обеспечение возможности подключения большего числа

датчиков путем повышения достоверности передачи информации в системе при

одновременном повышении ее надежности. Цель достигается тем, что в систему,

содержащую датчики, связанные с объектами, и станцию, включающую блок

подключения датчиков, выходом связанный со входом блока обработки данных

по меньшей мере один пульт оператора, подключенный через приемник и

передатчик стыкового сигнала к блоку обработки данных станции,

дополнительно введены N - 1 станции, из которых, по крайней мере, N - 2

станции соединения с двумя другими станциями, а каждая из оставшихся

станций связана с одной другой станцией двухпроводными линиями, где N > 1,

при этом каждая станция дополнительно содержит передатчик и приемник

основного сигнала и передатчик и приемник дополнительного сигнала, первый,

второй, третий и четвертый коммутаторы, первую и вторую дифференциальные

системы. Станции подключены таким образом, что обеспечивается передача

сигнала в обратном основному сигналы направлении, что уменьшает потери

информации при выходе из строя отдельных участков.

132

Анализ содержания охранного документа позволяет сделать заключение,

что данное изобретение или его элементы невозможно использовать при

реализации предлагаемого к правовой охране технического решения в связи с

тем, что данный способ не позволяет осуществлять определения характера

динамического воздействия на такие объекты транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог как высокие насыпи. Он направлен на

определения состояния объектов, в частности, для организации охранно-

пожарной сигнализации.

В ИП RU 2140625 указано, что изобретение относится к эксплуатации и

строительству зданий и сооружений и может быть использовано для определения

их физического состояния. Каждому зданию или сооружению присущ

индивидуальный комплекс параметров динамических характеристик колебаний,

как следствие свойств подстилающего грунта и фундамента объекта, вида и

качества соединений отдельных блоков, частей и элементов объекта, изменение

которых отображается соответствующими изменениями параметров

динамических характеристик о колебаний объекта в целом, его отдельных

блоков, частей и элементов. Измерение колебаний осуществляют

трехкомпонентными вибродатчиками в частотном диапазоне 0,5 - 100 Гц,

обеспечивающих регистрацию величин колебаний по координатам Х, Y и Z

одновременно. Колебания измеряют под воздействием микросейсмического

фона естественного и техногенного происхождения, в условиях которого

постоянно находится обследуемый объект, определяют частоты и формы

собственных колебаний объекта в целом, его блоков и отдельных элементов

конструкции, спектры величин смешений, скоростей и ускорений точек объекта

с координатами X, У, Z, декременты затухания (поглощения), передаточные

функции грунт - фундамент объекта. На основании этих диагностических

признаков устанавливают наличие изменений свойств подстилающего грунта и

дефектов в конструкции объекта, возникающих в процессе эксплуатации, а также

определяют физическое состояние объекта и оценивают безопасность

133

дальнейшей его эксплуатации, возможность ремонта, реконструкции или

необходимость сноса обследованного здания или сооружения.


что данное изобретение близко к предлагаемому к правовой охране

техническому решению, но на его основе невозможно осуществлять выработку

управленческих решений для оптимального способа управления скоростным

режимом транспортных средств при их движении. Оно позволяет только

определять возможность ремонта, реконструкции или необходимость сноса

обследованного здания или сооружения.

В ИП RU 2259294 указано, что изобретение относится к железнодорожной

автоматике и телемеханике и предназначено для использования при

осуществлении регулирования движения поездов. В рельсовую линию на одном

конце подают сигнал переменного тока, а на другом конце текущее значение

сигнала сравнивают с пороговыми значениями занятия и освобождения. В случае

превышения порогового значения занятия над текущим фиксируют занятие

участка, а в случае превышения текущего значения над пороговым значением

освобождения фиксируют освобождение участка. Пороговые напряжения

занятия и освобождения, которые однозначно отражают состояние балласта,

определяют через опорное напряжение, которое равно текущему напряжению на

приемнике при свободном путевом участке в момент вступления поезда на

смежный путевой участок и свободном другом смежном участке. При этом за

пороговое напряжение занятия принимают напряжение на приемнике при

наложенном нормативном шунте, определенное с учетом сопротивления

балласта. Пороговое напряжение освобождения определяют путем умножения

порогового напряжения занятия на коэффициент запаса, который учитывает

колебания напряжения источника питания, влияние помех и других факторов.

Изобретение позволяет повысить надежность контроля состояния путевых

участков.



134





выполнения функции регулирования движения поездов при определенных

фиксированных условиях отсутствия подвижного состава на выделенном

участке.

В ИП RU 2313465 указано, что изобретение относится к области

железнодорожного транспорта, а именно к области обеспечения безопасного

движения средств железнодорожного транспорта. Система дистанционного

контроля состояния железнодорожного пути, характеризуемая наличием

установленной на опоре вблизи железнодорожного пути в зоне повышенной

опасности видеокамеры, подключенной к беспроводному передатчику

видеосигнала, а также установленными на локомотиве приемником

видеосигнала, системой спутниковой навигации и монитором, подключенными к

электронному блоку контроля и управления. Зона передачи видеосигнала от

видеокамеры составляет не менее 3 тормозных путей грузового состава, а

электронный блок управления выполнен с возможностью анализа получаемого

изображения области зоны повышенной опасности и при наличии предмета

между рельсами, или в случае нарушения целостности железнодорожного пути -

вывода изображения на монитор и передачи изображения в память электронного

блока, одновременно с указанием координат нарушения железнодорожного пути

или постороннего предмета, а также выработки автоматического сигнала на

торможение поезда. Одновременно с видеокамерой может устанавливаться

телевизионная камера. Изобретение повышает безопасность движения

железнодорожных составов.





135



выполнения функции регулирования движения поездов при определенных

фиксированных условиях отсутствия на выделенном участке посторонних

предметов.

В ИП RU 2384886 указано, что изобретение относится к системам,

диагностирующим состояние железнодорожных устройств автоматики и

телемеханики. Способ включает сбор дискретной информации и/или аналоговой

информации о состоянии устройств ЖАТ, преобразование аналоговых сигналов

в цифровую форму, определение состояния устройств ЖАТ

«включено/выключено», передачу собранной информации об устройстве ЖАТ

по цифровым каналам связи на автоматизированное рабочее место,

программным способом отслеживание и оценку технического состояния

устройств ЖАТ. Измеряемые аналоговые сигналы передают на вход

централизованного многофункционального измерителя. Централизованный

многофункциональный измеритель преобразует аналоговые сигналы в цифровую

форму и передает в цифровой канал связи. Определяют состояния дискретных

устройств ЖАТ «включено/выключено» в схемах с различными диапазонами

переменных или постоянных напряжений представления дискретной

информации. Устройство содержит блоки сбора дискретной информации,

систему аналоговых измерений, контроллер, автоматизированные рабочие места.

Блоки сбора дискретной информации построены на базе мультиплексора и

компаратора. Система аналоговых измерений состоит из подсистемы

выделенных измерений и подсистемы коммутируемых измерений. Технический

результат заключается в обеспечении безопасности подключения и исключения

влияния устройств мониторинга на диагностируемые устройства ЖАТ.





136



выполнения функции мониторинга и технической диагностики

железнодорожных устройств автоматики и телемеханики, что относиться к

элементам электрических систем верхнего строения железнодорожного пути и

позволяет оценить безопасность прохода подвижных составов по выделенным

объектам транспортной инфраструктуры.

Анализ содержания отобранных охранных документов свидетельствует,

что известны решения (релевантные области исследования) для которых

частным методом достижения технического результата являлось оценка

параметров вспомогательных систем поддержания функционирования не

относящихся напрямую к оценке состояния самого объекта транспортной

инфраструктуры. Известны также решения, включающие способы определения

отдельных характеристик объектов, таких как амплитуда виброаккустических

колебаний. Однако во всех случаях имеются существенные отличия в какой-либо

части (способ определения характеристики; тип определяемой характеристики).

На основе проведенного анализа содержания охранных документов, с

учетом общих сведений об объекте исследования, можно сформулировать

совокупность отличительных признаков формулы предлагаемого технического

решения.

Оптимальный способ управления движением поездов с учетом

динамического воздействия на высокие насыпи, имеет следующие отличия.

Способ включает применение методики сбора и обработки геофизических

данных о физическом состоянии объекта транспортной инфраструктуры,

обработкой этих данных. На основе полученных данных осуществляется оценка

коэффициента устойчивости с учетом динамического воздействия подвижного

состава на объект инфраструктуры. На основе определенного коэффициента

устойчивости осуществляется генерация информационного сообщения, где

указана информация по управлению скоростным режимом подвижного состава.

137

Для указанной формулы изобретение «Оптимальный способ управления

движением поездов с учетом динамического воздействия на высокие насыпи» не

подпадает под действие патентов на изобретения, выданных в РФ. Поэтому

изобретение «Оптимальный способ управления движением поездов с учетом

динамического воздействия на высокие насыпи» является патентно-чистым и

может быть использовано в РФ.

3.3 Оценка патентоспособности вновь созданных технических

решений

Анализ содержания отобранных охранных документов свидетельствует

(см. раздел 3.2), что перспективное направление, связанное с интеллектуальным

определением скоростных режимов с учетом динамического воздействия на

инженерных конструкций объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог, до настоящего времени проработано

недостаточно полно.

Только одно из наиболее близких к предлагаемому техническому решению

охранных документов – RU 2140625 – содержит сведения о подобном методе.

При этом отличие в части определяемых характеристик и методов обработки

получаемой информации о состоянии инженерных конструкций приводит к

тому, что содержание результата интеллектуальной деятельности «Оптимальный

способ управления движением поездов с учетом динамического воздействия на

высокие насыпи» явным образом не следует из уровня техники. Поэтому

результат интеллектуальной деятельности «Оптимальный способ управления

движением поездов с учетом динамического воздействия на высокие насыпи»

имеет изобретательский уровень и является новым.

Изобретение «Оптимальный способ управления движением поездов с

учетом динамического воздействия на высокие насыпи», раскрывающее способ

оптимального управления подвижным составом на основе оценки коэффициента

устойчивости объекта транспортной инфраструктуры автомобильных и

железных дорог с учетом их динамического воздействия. Способ включает

138

применение методики сбора и обработки геофизических данных о физическом

состоянии объекта транспортной инфраструктуры, обработкой этих данных. На

основе полученных данных осуществляется оценка коэффициента устойчивости

с учетом динамического воздействия подвижного состава на объект

инфраструктуры. На основе определенного коэффициента устойчивости

осуществляется генерация информационного сообщения, где указана

информация по управлению скоростным режимом подвижного состава.

Таким образом, можно заключить, что изобретение «Оптимальный способ

управления движением поездов с учетом динамического воздействия на высокие

насыпи» может быть реализовано. В настоящее время, существует

общедоступное оборудование, позволяющее реализовывать данный способ

определения физического состояния объектов транспортной инфраструктуры

автомобильных и железных дорог. Таким образом, возможно применение

данного изобретения, а также, оно обладает признаками патентоспособности.

139

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках выполнения третьего этапа гос. контракта № 07.514.11.4096 от

«17» октября 2011 г. проведенные дополнительные патентные исследования, в

ходе которых осуществлена оценка изобретательского уровня и патентной

частоты (приложения Д.1, Д.2). Они позволили уточнить сферу применения

существующих технологий и способов мониторинга объектов транспортной

инфраструктуры автомобильных и железных дорог, которые обеспечивают

безопасность эксплуатации данных объектов, технологий и способов проведения

диагностики их состояния для наиболее эффективного анализа состояния и

оценки рисков их разрушения. В результате поиска отобраны охранные

документы в общем количестве 47 единиц.

Установлено, что результат интеллектуальной деятельности, полученных в

ходе выполнения НИР «Оптимальный способ управления движением поездов с

учетом динамического воздействия на высокие насыпи» является патентно

чистым и обладает признаками патентоспособности.

142

Приложение В

ОТЧЕТ О ПОИСКЕ

В.1 Поиск проведен в соответствии с Заданием зав. кафедрой «Физика»

ФГБОУ ВПО РГУПС Явна В.А. № 1 от 04.06.2012 г. и Регламентом поиска №1

от 04.06.2012 г.

В.2 Этап работы: 3

В.3 Начало поиска: 04.06.2012 г.

Окончание поиска: 30.07.2012 г.

В.4 Сведения о выполнении регламента поиска

Регламент поиска выполнен в полном объеме, отступлений от требований

регламента нет.

В.5 Предложения по дальнейшему проведению поиска и патентных

исследований:

дополнительные патентные исследования не требуются

В.6 Материалы, отобранные для последующего анализа, представлены в

Таблице В.6.1.

143

Таблица В.6.1 - Патентная документация Предмет поиска (объект исследования, его составные части)

Страна выдачи, вид и номер охранного документа. Классификаци-онный индекс

Заявитель (патентооблада-тель), страна. Номер заявки, дата приоритета.

Название документа (изобретения, (полезной модели)

Сведения о действии охранного документа или причина его аннулирования (только для анализа патентной чистоты)

Российские изобретения Патент на изобретение РФ № 2025358, 30.12.1994 г., В61L23/16

Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта (UZ – Узбекистан),

Заявка на изобретение РФ № 4825482/11 от 21.05.1990 г.

Cпособ контроля свободности путевых участков и устройство для его осуществления

Статус: Досрочное прекращение действия патента Р Ф на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе.

144

Патент на изобретение РФ № 2087036, 10.08.1997 г., G08C19/00, G08B25/00

Акционерное общество «Оргэнергогаз-Санкт-Петербург»(РФ),


Система передачи и обработки сигналов о состоянии объектов


Патент на изобретение РФ № 2140625, 27.10.1999 г., G08М7/00

Селезнев В. С., Еманов А. Ф., Барышев В. Г., Кузьменко А. П.


Способ определения физического состояния зданий и сооружений


Патент на изобретение РФ № 2174084, 27.09.2001 г., В61L21/00

Товарищество с ограниченной ответственностью «Фирма «ИТД» (РФ),


Устройство для контроля состояния удаленных объектов

Статус: действует.

145

Патент на изобретение РФ № 2230368, 10.06.2004 г., G08C17/02, G08C19/00

Шухостанов В. К. (РФ),


Способ фононной диагностики


Патент на изобретение РФ № 2241625, 10.12.2004 г., В61L21/06, В61L23/16

Самарская государственная академия путей сообщения (РФ),


Способ контроля свободности путевых участков


146

Патент на изобретение РФ № 2250445, 20.04.2005 г., G08М7/00

Илиополов С. К., Селезнев М. Г., Углова Е. В., Дроздов А. Ю., Елистратов В. А., Лобов Д. В., Бурштейн Е. Б. (РФ),


Способ оценки состояния дорожных конструкций при эксплуатационном вибрационном воздействии транспортных средств


Патент на изобретение РФ № 2259294, 27.08.2005 г., В61L23/16

Самарская государственная академия путей сообщения (СамГАПС) (РФ),


Способ контроля состояния путевых участков


Патент на изобретение РФ № 2271002, 27.02.2006 г., G01N33/24

ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России (ДВГУПС) (РФ),


Способ диагностики несущей способности грунтов


147

Патент на изобретение РФ № 2305327, 27.08.2007 г., G08G1/123

Топунов Д. В., Шляга С. М., Иванов С. В., Кубяк В. А.(РФ),


Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов


Патент на изобретение РФ № 2307896, 10.10.2007 г., E02D1/00

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тверской государственный технический университет» (РФ),


Способ определения напряженно-деформированного состояния грунта в основании сооружения


Патент на изобретение РФ № 2313465, 27.12.2007 г., B61L29/00

Финк Ю. М. (РФ),


Система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути


Патент на изобретение РФ № 2327105, 20.06.2008

Общество с ограниченной ответственностью

Способ контроля состояния конструкции здания


148

г., G01B7/16 G01M7/00

«Батиз» (РФ),


или инженерно-строительного сооружения и устройство для его осуществления


Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарская государственная академия путей сообщения» (СамГАПС) (РФ),


Способ контроля состояния путевых участков


Патент на изобретение РФ № 2346839, 20.02.2009 г., B61L1/00, G02F7/00

Долгий И. Д., Соколов С. В., Каменский В. В., Прокопенко С. А. (РФ),


Волноводно-оптический датчик мониторинга железнодорожного пути

Статус: прекращение действия патента РФ на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе, но может быть восстановлен.

149


ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС) (РФ),


Способ диагностики несущей способности грунтов


Патент на изобретение РФ № 2365895, 27.08.2009 г., G01M19/00

Острецов А. В., Вознюк А. Б., Капустян Н. К., Сухин В. В., Таракановский В. К. Янович А. А., Соколов В. В. (РФ),


Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и оснований преимущественно инженерных сооружений


150

Патент на изобретение РФ № 2384886, 23.03.2010 г., G08C19/00

Бушуев С. В. (РФ),


Способ и устройство удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики



Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (ОАО «НИИАС») (РФ),


Устройство для дистанционного обнаружения объектов, скрытых в замкнутых объемах на железнодорожном транспорте


151

Патент на изобретение РФ № 2434300, 20.11.2011 г., G08C17/00

Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (РФ),


Способ и устройство для контроля и управления состоянием искусственных сооружений


Патент на изобретение РФ № 2436166, 10.12.2011 г., G08B13/00, G08B21/00

Открытое акционерное общество «Российские железные дороги» (РФ),


Унифицированный модуль интеграции объектовых комплексов технических средств охраны в интегрированную систему транспортной безопасности


152


Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения» (СамГУПС) (РФ),


Устройство контроля состояния рельсовой линии


Патент на изобретение РФ № 2445693, 20.03.12 г., G06F17/40, G05B15/00

Закрытое акционерное общество «ИНФОРМСВЯЗЬХОЛДИНГ» (РФ),


Комплексная система инженерного обеспечения, автоматизированного управления, связи и электропитания (КСИАС)


153

Патент на изобретение РФ № 2447476, 10.04.12 г., G05D1/00, G06F19/00

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (РФ),


Устройство прогнозирования и анализа обстановки для группы подвижных объектов


Патент на изобретение РФ № 2450346, 10.05.12 г., G06F17/40, B61L27/00

Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (ОАО «НИИАС») (РФ),


Система мониторинга потенциально опасных объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта


154

Патент на изобретение РФ № 2450347, 10.05.12 г., G06F17/40

Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли РФ (РФ),


Система сбора, обработки и передачи измерительной информации с последовательным расположением объектов на магистрали большой протяженности


Российские полезные модели.

Патент на полезную модель РФ № 23695, 27.06.2002 г., G05B15/00

Закрытое акционерное общество «Информсвязь холдинг» (РФ),

Заявка на полезную модель РФ № 2001126370/20 от 01.10.2001 г.

Комплексная система информатизации, автоматического управления и связи вокзала

Статус: Досрочное прекращение действия патента Р Ф на полезную модель из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе.

Патент на полезную модель РФ № 56308, 10.09.2006 г., B61L17/00

Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи министерства путей сообщения Российской Федерации (РФ),

Заявка на полезную

Контрольно-диагностический комплекс станционных устройств горочной автоматической централизации (КДК СУ ГАЦ)

Статус: прекращение действия патента РФ на полезную модель из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе, но может быть восстановлен.

155

модель РФ № 2006112469/22, 13.04.2006

Патент на полезную модель РФ № 68723, 27.11.2007 г., G05B15/00, B61L27/04, G05B19/4063

ООО "НПП «ЮГПРОМАВТОМАТИЗАЦИЯ» (РФ),


Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами


Патент на полезную модель РФ № 83617, 10.06.2009 г., G01M7/00

Волков О. С., Клецин В. И. (РФ),


Система мониторинга безопасности несущих конструкций, конструктивных элементов зданий, сооружений в режиме реального времени


Патент на полезную модель РФ № 83677, 10.06.2009 г., H04N7/18

Закрытое акционерное общество «ГОЛЛАРД» (РФ),


Система видеомониторинга


156

Патент на полезную модель РФ № 94936, 10.06.2010 г., B61K9/00



Система контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути


Патент на полезную модель РФ № 98290, 10.10.2010 г., G08C17/00

Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (РФ),


Беспроводная система мониторинга состояния искусственного сооружения


157

Патент на полезную модель РФ № 100634, 20.12.2010 г., G01S5/14, B61L23/34



Система управления транспортными объектами на полигоне железной дороги


Патент на полезную модель РФ № 104904, 10.01.1012 г., B61K9/08, B61L1/00

Общество с ограниченной ответственностью «Мостовое бюро» (РФ),


Система диагностики и удаленного мониторинга железнодорожного пути


Зарубежные изобретения Патент на изобретение DE – Германия № 19623524, 02.01.1998 г., B61L29/00, G06T7/20, H04N7/18

DE),

Заявка на изобретение DE № 19961023524 от 13.06.1996 г.

Monitoring unit for danger area at railway level crossing


158

Патент на изобретение ЕР – Европейское пат. ведомство № 1623905, 08.02.2006 г., B61L25/02

KONKAN RAILWAY CORP LTD (IN – Индия),

Заявка на изобретение ЕР № 20040256034 от 30.09.2004 г.

Track identification system


Патент на изобретение ЕР – Европейское пат. ведомство № 1655646, 10.05.2006 г., G05B19/042, G08B13/196, G08B25/00

ORBIS OY (FI – Финляндия),


Remote monitoring and remote control arrangement for an independent target location


Патент на изобретение ЕР – Европейское пат. ведомство № 1909230, 09.04.2008 г., G06K9/00, G06T7/00

HONDA MOTOR CO LTD (JP – Япония),


Vehicle and lane mark recognition apparatus


Патент на изобретение KR – Корея № 20120005360, 16.01.2012 г., B61L25/02, H04N5/445

RAPID TRANSIT CORP (KR – Корея),

Заявка на изобретение KR № 20100106605 от 29.10.2010 г.

Мonitering system of railroad facilities using railway vehicle


159

Патент на изобретение KR – Корея № 20080081216, 09.09.2008 г., G06F19/00

CHEJU NAT UNIV IND ACAD COOP (KR – Корея),

Заявка на изобретение KR № 20070021196 от 02.03.2007 г.

Мethod for predicting future path of moving objects in road network


Патент на изобретение US - США № 5751569, 12.05.1998 г., B61L21/00

SAFETRAN SYSTEMS CORP (US – США),

Заявка на изобретение US № 19960617469 от 15.03.1996 г.

Geographic train control


Патент на изобретение FR - Франция № 2762171, 16.10.1998 г., G08C17/02

Scarella Francis (FR – Франция),

Заявка на изобретение FR № 19970004655 от 14.04.1997 г.

Radio linked Central Acquisition unit for Data Collection


Патент на изобретение JP - Япония № 6029368, 04.02.1994 г., H01L21/02, H01L21/677, H01L21/68

HITACHI LTD(JP - Япония),

Заявка на изобретениеJP № 19920182112 от 09.07.1992 г.

Сonstitution of semiconductor manufacture line


160

Патент на изобретение JP - Япония № 9088110, 31.03.1997 г., E02D33/00, G01M99/00, G01N29/12

MITSUBISHI HEAVY IND LTD (JP - Япония),


Мethod of diagnosing defect of foundation pile


Патент на изобретение JP - Япония № 2001059205, 06.03.2001 г., E01C11/26, G01W1/10

OKI ELECTRIC IND CO LTD (JP - Япония),


Road face temperature estimation method and device for highway bridge


Патент на изобретение JP - Япония № 2004339931, 02.12.2004 г., E02D1/02, G01N3/00, G01N3/40

OCHIKEN KK (JP – Япония),


Аnalysis on the degree of allowable ground stress using subsurface sounding test


Примечание: Рефераты патентных документов представлены в Приложении Г.

161

Приложение Г

РЕФЕРАТЫ ПАТЕНТНЫХ ДОКУМЕНТОВ,

ОТОБРАННЫХ В ПРОЦЕССЕ ПОИСКА

Рефераты российских изобретений:

1. № 2025358 Способ контроля свободности путевых участков и устройство для его осуществления

Использование: для контроля свободности путевых участков. Сущность изобретения: свободность участка фиксируется при превышении фактическим уровнем сигнала в рельсовой линии участка среднего уровня сигнала в рельсовых линиях на перегоне. Устройство содержит генератор импульсов, два счетчика импульсов, пять триггеров, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, сумматор, блок памяти, два регистра, субтрактор, демультиплексор, цифровой фильтр и элемент И.

2. № 2087036 Система передачи и обработки сигналов о состоянии объектов

Изобретение относится к системам для передачи и обработки сигналов, служащих для контроля состояния объектов, распределенных в пространстве, и может быть использовано в качестве системы охранно-пожарной сигнализации, а также в других системах контроля. Целью изобретения является обеспечение возможности подключения большего числа датчиков путем повышения достоверности передачи информации в системе при одновременном повышении ее надежности. Цель достигается тем, что в систему, содержащую датчики, связанные с объектами, и станцию, включающую блок подключения датчиков, выходом связанный со входом блока обработки данных по меньшей мере один пульт оператора, подключенный через приемник и передатчик стыкового сигнала к блоку обработки данных станции, дополнительно введены N - 1 станции, из которых, по крайней мере, N - 2 станции соединения с двумя другими станциями, а каждая из оставшихся станций связана с одной другой станцией двухпроводными линиями, где N > 1, при этом каждая станция дополнительно содержит передатчик и приемник основного сигнала и передатчик и приемник дополнительного сигнала, первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, первую и вторую дифференциальные системы. Станции подключены таким образом, что обеспечивается передача сигнала в обратном основному сигналы направлении, что уменьшает потери информации при выходе из строя отдельных участков.

3. № 2140625 Способ определения физического состояния зданий и сооружений

162

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для определения их физического состояния. Каждому зданию или сооружению присущ индивидуальный комплекс параметров динамических характеристик колебаний, как следствие свойств подстилающего грунта и фундамента объекта, вида и качества соединений отдельных блоков, частей и элементов объекта, изменение которых отображается соответствующими изменениями параметров динамических характеристик о колебаний объекта в целом, его отдельных блоков, частей и элементов. Измерение колебаний осуществляют трехкомпонентными вибродатчиками в частотном диапазоне 0,5 - 100 Гц, обеспечивающих регистрацию величин колебаний по координатам Х, Y и Z одновременно. Колебания измеряют под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения, в условиях которого постоянно находится обследуемый объект, определяют частоты и формы собственных колебаний объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции, спектры величин смешений, скоростей и ускорений точек объекта с координатами X, У, Z, декременты затухания (поглощения), передаточные функции грунт - фундамент объекта. На основании этих диагностических признаков устанавливают наличие изменений свойств подстилающего грунта и дефектов в конструкции объекта, возникающих в процессе эксплуатации, а также определяют физическое состояние объекта и оценивают безопасность дальнейшей его эксплуатации, возможность ремонта, реконструкции или необходимость сноса обследованного здания или сооружения.

4. № 2174084 Устройство для контроля состояния удаленных объектов

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к средствам контроля состояния удаленных объектов. Устройство для контроля состояния удаленных объектов включает средство для приема входных сигналов о состоянии датчиков, средство для формирования кодового информационного сообщения о состоянии контролируемого объекта, средство для генерирования несущей частоты выходного сигнала и средство для формирования выходного сигнала. Средство для генерирования несущей частоты выходного сигнала содержит синхронизатор частоты, который генерирует опорную частоту, и синтезатор частоты, который формирует несущую частоту. Кодовое информационное сообщение состоит из последовательно детермированных по времени циклов, которые характеризуют состояние контролируемых параметров. Длительность каждого цикла кратна базовому такту постоянной величины, который формирует синхронизатор частоты и снабжает им средство для формирования кодового информационного сообщения. Технический результат - контроль состояния удаленного объекта одновременно по неограниченно большому количеству параметров, обеспечение наблюдения одновременно за несколькими объектами и снабжение информацией о состоянии сложного объекта в целом.

163

5. № 2230368 Способ фононной диагностики

Изобретение относится к области сбора информации и может быть использовано при контроле состояния объекта, предпочтительно протяженного или имеющего большую площадь. Технический результат заключается в уменьшении себестоимости и повышении быстродействия. Способ заключается в сборе информации о состоянии объекта с помощью промышленных компьютеров и с использованием множества синхронизированных источников информации.

6. № 2241625 Способ контроля свободности путевых участков

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и предназначено для использования при регулировании движения поездов. В основу способа положен контроль соответствия текущих напряжений конца путевого участка и пороговых, которые определяют через опорные напряжения, соответствующие состоянию сопротивления изоляции. При этом в качестве опорных напряжений принимают соответственно текущее напряжение, увеличенное на коэффициент всплеска, равный 1,1-1,5, максимальное значение текущего напряжения при занятом предыдущем участке, максимальное значение текущего напряжения при занятом последующем участке, предыдущее значение опорного напряжения, уменьшенное на коэффициент снижения напряжения, равный 0,3-0,5. Далее опорное напряжение умножают на коэффициент занятия, приближающийся к 0,3, и коэффициент освобождения, приближающийся к 0,4, для нахождения пороговых напряжений соответственно занятия и освобождения. С найденными пороговыми напряжениями сравнивают текущее напряжение и, если оно оказывается ниже порогового напряжения занятия, то фиксируют занятие путевого участка, а если выше порогового напряжения освобождения, то фиксируют его освобождение. Изобретение повышает надежность контроля состояния путевых участков.

7. № 2250445 Способ оценки состояния дорожных конструкций при эксплуатационном вибрационном воздействии транспортных средств

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к методам и средствам диагностики состояния дорожных конструкций. Способ заключается в том, что на эксплуатируемой автомобильной дороге регистрируют характеристики деформирования дорожной конструкции при проезде транспортных средств. При этом характеристики деформирования регистрируют с помощью вибродатчиков, установленных на поверхности различных элементов дорожной конструкции: дорожном покрытии, земляном полотне, грунтово-геологическом массиве с ориентацией по трем направлениям: вертикальному, поперечному к оси дороги, продольному. Характеристики сохраняют в компьютере в виде оцифрованной

164

амплитудно-временной характеристики ускорения и обрабатывают с использованием преобразования Фурье для получения амплитудно-частотных характеристик. Технический результат - усовершенствование способа оценки состояния дорожных конструкций, позволяющее учитывать эксплуатационное вибрационное воздействие транспортных средств и исследовать состояние элементов дорожной конструкции.

8. № 2259294 Способ контроля состояния путевых участков

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и предназначено для использования при осуществлении регулирования движения поездов. В рельсовую линию на одном конце подают сигнал переменного тока, а на другом конце текущее значение сигнала сравнивают с пороговыми значениями занятия и освобождения. В случае превышения порогового значения занятия над текущим фиксируют занятие участка, а в случае превышения текущего значения над пороговым значением освобождения фиксируют освобождение участка. Пороговые напряжения занятия и освобождения, которые однозначно отражают состояние балласта, определяют через опорное напряжение, которое равно текущему напряжению на приемнике при свободном путевом участке в момент вступления поезда на смежный путевой участок и свободном другом смежном участке. При этом за пороговое напряжение занятия принимают напряжение на приемнике при наложенном нормативном шунте, определенное с учетом сопротивления балласта. Пороговое напряжение освобождения определяют путем умножения порогового напряжения занятия на коэффициент запаса, который учитывает колебания напряжения источника питания, влияние помех и других факторов. Изобретение позволяет повысить надежность контроля состояния путевых участков.

9. № 2271002 Способ диагностики несущей способности грунтов

Изобретение относится к области диагностики состояния грунтов технических систем, в частности грунтовой технической системы (ГТС) «верхнее строение пути - земляное полотно - основание» при воздействии неблагоприятных факторов: вибродинамических, собственных колебаний ГТС, природно-климатических, техногенных статических и т.д. Способ диагностики несущей способности грунтов заключается в измерении порового давления в период приложения вибродинамической нагрузки, по которому судят о несущей способности грунтов. В приподошвенной зоне основания ГТС устанавливают датчики для измерения порового давления и температуры парожидкостной фазы грунтов, одновременно измеряют оба параметра и по максимальному изменению обоих параметров судят о несущей способности грунтов. При изменении порового давления до 0,1 кПа и температуры до 0,015°С делают вывод о стабильности грунтов, а при изменении порового давления более 0,1 кПа и температуры более 0,015°С - о нестабильности грунтов. Технический

165

результат состоит в повышении точности и достоверности суждения о несущей способности грунтов ГТС.

10. № 2305327 Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов

Изобретение относится к средствам, предназначенным для контроля в реальном времени перемещения объекта по заданному пути и других параметров, связанных с его перемещением. Система контроля содержит накопители информации, установленные на подвижных объектах, радиочастотные идентификаторы, установленные в соответствующих местах траектории движения, блок сбора информации, установленный в конечной точке траектории движения, центр обработки информации. Радиочастотные идентификаторы формируют ответный радиоотклик на запрос от накопителя контролируемого объекта, попавшего в зону устойчивого приема информации. Накопитель сохраняет полученную от радиочастотных идентификаторов информацию и коды формируемых внутренним таймером посекундных отсчетов, соответствующих фактам регистрации сигналов от соответствующих радиочастотных идентификаторов. В пункте сбора информации накопитель передает всю накопленную информацию в блок сбора информации. В центре обработки информации осуществляется привязка зарегистрированных событий к реальному времени и выявляется полная картина о направлениях и скорости движения подвижного объекта. Установка на подвижном объекте дополнительных устройств регистрации параметров подвижного объекта с сохранением соответствующей информации в накопителе дает более полную картину о состоянии контролируемого объекта во время движения. Система характеризуется экономичностью и повышенной эксплуатационной надежностью. Ее предпочтительно использовать для контроля соблюдения технологического процесса транспортной грузоперевозки или в медицине для постоянного мониторинга состояния больного в стационарном госпитале.

11. № 2307896 Способ определения напряженно-деформированного состояния грунта в основании сооружения

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам определения физико-механических свойств грунтов, и может быть использовано при проектировании автомобильных дорог и нефтегазовых сооружений для строительства в сложных инженерно-геологических условиях. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа. Сущность способа заключается в определении напряженно-деформированного состояния грунта в основании сооружения путем установки датчиков давления в основании сооружения, замера главных напряжений в основании сооружения, выделения активной зоны деформирования в основании сооружения и расчета характеристик НДС с использованием параметра Лоде

166

для определения вида НДС. В активной зоне выделяют датчиками давления другую зону, соответствующую максимальному объему и форме куба, по граням которого определяют средние главные напряжения, рассчитывают вид НДС и значение напряженности деформированного состояния.

12. № 2313465 Система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к области обеспечения безопасного движения средств железнодорожного транспорта. Система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути, характеризуемая наличием установленной на опоре вблизи железнодорожного пути в зоне повышенной опасности видеокамеры, подключенной к беспроводному передатчику видеосигнала, а также установленными на локомотиве приемником видеосигнала, системой спутниковой навигации и монитором, подключенными к электронному блоку контроля и управления. Зона передачи видеосигнала от видеокамеры составляет не менее 3 тормозных путей грузового состава, а электронный блок управления выполнен с возможностью анализа получаемого изображения области зоны повышенной опасности и при наличии предмета между рельсами, или в случае нарушения целостности железнодорожного пути - вывода изображения на монитор и передачи изображения в память электронного блока, одновременно с указанием координат нарушения железнодорожного пути или постороннего предмета, а также выработки автоматического сигнала на торможение поезда. Одновременно с видеокамерой может устанавливаться тепловизионная камера. Изобретение повышает безопасность движения железнодорожных составов.

13. № 2327105 Способ контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения и устройство для его осуществления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для мониторинга состояния конструкции здания или другого инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации. Способ заключается в опросе датчиков, установленных в местах диагностирования конструкции, преобразовании полученной с датчиков информации и ее передаче на пункт контроля в виде компьютера. Результаты опроса датчиков отражают в виде наглядной картины текущего состояния конструкции на экране компьютера. Устройство содержит пункт контроля в виде компьютера, датчики, размещенные в местах диагностирования конструкции, связанный с ними блок предварительной обработки сигналов и средства связи блока предварительной обработки сигналов с упомянутым компьютером. При этом блок предварительной обработки выполнен с возможностью опроса датчиков, приема и регистрации сигналов, содержащих измерительную информацию, и с возможностью сравнения упомянутой информации с заранее внесенными в его

167

память фиксированными величинами. Технический результат заключается в предотвращении разрушения конструкции сооружений за счет оперативности реагирования благодаря визуализации полученной информации в более наглядной и доступной для восприятия оператора форме.

14. № 2331537 Способ контроля состояния путевых участков

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и может быть использовано для регулирования движения поездов. Способ заключается в том, что в рельсовую линию на одном конце подают сигнал переменного тока, а на другом конце текущее значение сигнала сравнивают с пороговыми значениями занятия и освобождения, в случае превышения порогового значения занятия над текущим фиксируют занятие участка, а в случае превышения текущего значения над пороговым значением освобождения фиксируют освобождение участка. Пороговые напряжения занятия и освобождения определяют через опорное напряжение. Пороговое напряжение занятия равно произведению опорного напряжения на коэффициент занятия, который является функцией сопротивления изоляции, пороговое напряжение освобождения равно произведению порогового напряжения занятия на коэффициент освобождения. При отрицательной температуре окружающей среды и занятой рельсовой линии или смежной с ней увеличивают позицию счетчика «холода» до предельного значения, а при положительной температуре - снижают до нуля, при понижении температуры и достижении порогового значения счетчика «холода» за опорное напряжение принимают такое, которое соответствует промерзшему балласту, при повышении температуры и обнулении счетчика «холода» опорное напряжение определяют по фактическому состоянию балласта. Техническим результатом является повышение надежности контроля состояния путевых участков.

15. № 2346839 Волноводно-оптический датчик мониторинга железнодорожного пути

Изобретение относится к средствам контроля и диагностики и может быть использовано как отдельное самостоятельное устройство. Волоконно-оптический датчик мониторинга железнодорожного пути содержит формирователь импульсов, один передающий и n приемных оптических волноводов. Оптические волноводы укладываются вдоль контролируемого железнодорожного пути между подошвой рельса и поверхностью шпал, а между передающим и приемными оптическими волноводами реализовано m точек оптической связи, обеспечивающих прохождение оптических импульсов из передающего в приемные оптические волноводы при наличии механического воздействия в точке оптической связи. Определение номера точки оптической связи осуществляется по сдвигу фазы оптического импульса, принимаемого приемным оптическим волноводом. Изобретение позволяет определить наличие

168

подвижных единиц на контролируемом участке железнодорожного пути, а также контролировать техническое состояние элементов верхнего строения железнодорожного пути.

16. № 2361208 Способ диагностики несущей способности грунтов

Изобретение относится к области диагностики состояния грунтов оснований технических систем в неблагоприятных природно-климатических и инженерно-геологических условиях при воздействии вибродинамических, техногенных и других факторов, в частности диагностики грунтов транспортных технических систем при их строительстве и эксплуатации в условиях вечной мерзлоты. Способ диагностики несущей способности грунтов состоит в установке датчика для измерения температуры парожидкостной фазы грунта в приподошвенной зоне основания, измерении температуры T1 и Т2 парожидкостной фазы до и после приложения динамической нагрузки и определении разности измеренных параметров Т=Т2-Т1, по которой судят о несущей способности грунтов. Дополнительно в той же зоне основания устанавливают датчик для измерения относительной электропроводимости грунта. Измеряют относительную электропроводимость грунта 1 и 2 до и после приложения динамической нагрузки. Определяют разность измеренных параметров = 2- 1, а о несущей способности грунта судят по величине разностей температуры Т и относительной электропроводимости : при

|0,2|% и при Т |0,02|°С делают вывод о стабильности грунта; при >|0,2|% и при Т>|0,02|°С - о нестабильности грунта. Технический результат состоит в повышении достоверности определения состояния грунтов в условиях вечной мерзлоты благодаря измерению термодинамических параметров грунта, которые наиболее достоверно отражают реакцию грунта на воздействие вибродинамической нагрузки.

17. № 2365895 Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и оснований преимущественно инженерных сооружений

Использование: для дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и оснований. Сущность заключается в том, что осуществляют регистрацию на пункте контроля поступающих с датчиков значений, сравнивают последние с предварительно зафиксированными значениями и по отклонению поступивших значений устанавливают наличие и характер изменений контролируемых параметров, при этом дополнительно диагностируют состояние грунтов оснований вышеупомянутых сооружений, используя для этого набор метрологически аттестованных датчиков для измерений: осадки в скважинах оснований, давления на грунт под фундаментными конструкциями, напряжений в фундаментных конструкциях, стенах и колоннах подземных этажей, стенах и пилонах первых надземных

169

этажей, собственных частот упомянутых сооружений. Технический результат: увеличение точности измеряемых параметров, повышение чувствительности и надежности контроля и диагностики состояния конструкций и оснований, а также обеспечение непрерывности процессов измерений.

18. № 2384886 Способ и устройство удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики

Изобретение относится к системам, диагностирующим состояние железнодорожных устройств автоматики и телемеханики. Способ включает сбор дискретной информации и/или аналоговой информации о состоянии устройств ЖАТ, преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, определение состояния устройств ЖАТ «включено/выключено», передачу собранной информации об устройстве ЖАТ по цифровым каналам связи на автоматизированное рабочее место, программным способом отслеживание и оценку технического состояния устройств ЖАТ. Измеряемые аналоговые сигналы передают на вход централизованного многофункционального измерителя. Централизованный многофункциональный измеритель преобразует аналоговые сигналы в цифровую форму и передает в цифровой канал связи. Определяют состояния дискретных устройств ЖАТ «включено/выключено» в схемах с различными диапазонами переменных или постоянных напряжений представления дискретной информации. Устройство содержит блоки сбора дискретной информации, систему аналоговых измерений, контроллер, автоматизированные рабочие места. Блоки сбора дискретной информации построены на базе мультиплексора и компаратора. Система аналоговых измерений состоит из подсистемы выделенных измерений и подсистемы коммутируемых измерений. Технический результат заключается в обеспечении безопасности подключения и исключения влияния устройств мониторинга на диагностируемые устройства ЖАТ.

19. № 2422808 Устройство для дистанционного обнаружения объектов, скрытых в замкнутых объемах на железнодорожном транспорте

Использование: для дистанционного обнаружения объектов, скрытых в замкнутых объемах на железнодорожном транспорте. Сущность: заключается в том, что устройство для дистанционного обнаружения объектов, скрытых в замкнутых объемах на железнодорожном транспорте, содержит смонтированные на транспортном средстве источник излучения и детектор, соединенный посредством кабеля с источником питания и ЭВМ, при этом устройство снабжено пластинчатым конвейером, на одной из пластин верхней ветви цепи которого закреплена каретка, на которой установлен источник излучения и детектор с ограниченным возвратно-поступательным перемещением по направляющим конвейера от ведущей звездочки до ведомой звездочки, установленной с разворотом в горизонтальной плоскости

170

относительно ведущей звездочки, а кабель собран на барабане с возможностью одновременного сматывания и наматывания на него при перемещении указанной каретки с постоянным натяжением, причем пластинчатый конвейер установлен горизонтально и его звездочки закреплены на боковых стенках транспортного средства. Технический результат: обеспечение возможности создания передвижного устройства для осмотра железнодорожных вагонов.

20. № 2434300 Способ и устройство для контроля и управления состоянием искусственных сооружений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для мониторинга состояния конструкции искусственного сооружения в процессе его эксплуатации. Техническим результатом является повышение надежности и точности работы системы мониторинга, основанной на беспроводных сенсорных узлах с интегрированными в них тензометрическими и акселерометрическими датчиками. Способ заключается в преобразовании полученной с датчиков информации, ее передаче на блок анализа состояния конструкции, создании и передаче метамоделей данных на каждый из удаленных узлов системы мониторинга. Результаты опроса датчиков наглядно визуализируются на виртуальной модели искусственного сооружения на экране управляющего компьютера. Устройство содержит систему датчиков, локально расположенных на объекте и связанных с микроконтроллером, приемопередатчик сенсорного узла, связанный с микроконтроллером и обменивающийся информацией через радиоканал с приемопередатчиком координатора сети, аккумулятор, генератор, способный преобразовывать энергию среды в электрическую и связанный с аккумулятором, базу данных, блок анализа состояния конструкции, связанный с базой данных и управляющим компьютером.

21. № 2436166 Унифицированный модуль интеграции объектовых комплексов технических средств охраны в интегрированную систему транспортной безопасности

Изобретение относится к автоматическим системам сбора и контроля данных и может быть использовано для контроля состояния комплексов технических средств охраны (ТСО) на объектах железной дороги. Техническим результатом является повышение надежности оперативного контроля состояния технических средств охраны за счет централизованного контроля состояния компонентов (ТСО) на объектах, а также в повышении надежности работы самого модуля за счет введения блока контроля параметров эксплуатации. Модуль содержит установленные в защитном корпусе, по меньшей мере, один блок обработки и преобразования данных, блок контроля параметров эксплуатации, датчики температуры, влажности, входного напряжения, вибрации, вскрытия двери корпуса и идентификации электронного ключа, выход каждого из которых подключен к соответствующему информационному входу

171

блока контроля параметров эксплуатации, по меньшей мере, источник бесперебойного питания с адаптером, видеокамеры систем видеонаблюдения объекта, один блок интерфейсов и Ethernet коммутатор, соединенный каналом сети передачи данных с аппаратно-программным комплексом автоматизированного рабочего места оператора ситуационного центра безопасности отделения дороги и/или с аппаратно-программным комплексом автоматизированного рабочего места оператора объекта.

22. № 2438904 Устройство контроля состояния рельсовой линии

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для контроля состояния рельсовой линии. Устройство содержит первую рельсовую линию, первое и второе устройства согласования, путевой генератор, ограничитель тока, первый полосовой фильтр, первый выпрямитель, первое и второе постоянные программируемые запоминающие устройства, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, триггер, регистр, первый и второй компараторы, первый, второй и третий логические элементы И, логический элемент ИЛИ, тактовый генератор. Дополнительно в устройство введены: вторая и третья рельсовые линии, блок контроля освобождения первой рельсовой линии, блок контроля занятия второй рельсовой линии, блок контроля освобождения второй рельсовой линии, блок контроля занятия третьей рельсовой линии, второй и третий выпрямители, одновибратор, второй полосовой фильтр, третий аналого-цифровой преобразователь. Достигаются повышение шунтовой чувствительности и снижения расхода электроэнергии.

23. № 2445693 Комплексная система инженерного обеспечения, автоматизированного управления, связи и электропитания (КСИАС)

Изобретение относится к области автоматизированного управления на объектах различного назначения. Техническим результатом заявленной системы является повышение эффективности использования ресурсов объекта на основе накопленных данных и увеличение удобства использования за счет предоставления централизованного интерфейса к установленным системам. Система содержит центральный диспетчерский пункт, соединенный с территориально расположенными зональными локальными диспетчерскими пунктами объектов различного назначения, связанными со средством контроля и управления оборудованием электроснабжения, со средствами контроля оборудования водоснабжения, канализации и теплоснабжения, со средствами контроля средств пожарной безопасности, с средствами связи и вещания и информационно-справочной службой, причем в территориальных зонах дополнительно введены средства контроля и управления системой кабельных магистралей, средства контроля систем технической безопасности, средство контроля и управления лифтами, средство контроля и управления системой вентиляции, средство контроля состояния целостности зданий и сооружений,

172

соединенные с соответствующими локальными диспетчерскими пунктами, информация с которых собирается на регистраторе ADK-100.

24. № 2447476 Устройство прогнозирования и анализа обстановки для группы подвижных объектов

Изобретение относится к устройству прогнозирования и анализа обстановки для группы подвижных объектов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет возможности прогнозирования состояния и взаимного положения каждого подвижного объекта группы в определенный будущий момент времени с одновременной оценкой безопасности при их перемещении. Устройство обеспечивает прогнозирование состояния каждого объекта группы в некоторый будущий момент времени за счет наличия в нем формирователей прогнозов по количеству объектов и блока формирования массивов входных данных для каждого формирователя. Модели движения каждого объекта заложены в соответствующих блоках моделирования формирователей. Каждый формирователь включает также блок памяти и вычислитель, работу устройства организует блок программ работы и задатчик, результаты прогнозов выводятся на блок индикации. Прогнозирование взаимной безопасности при перемещениях объектов обеспечивает блок анализа прогнозируемых состояний, подключенный к вычислителям формирователей прогнозов.

25. № 2450346 Система мониторинга потенциально опасных объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта

Изобретение относится к мониторингу состояния протяженных объектов железнодорожного транспорта для выявления потенциально опасных участков железнодорожного пути и его окружения. Технический результат заключается в оптимизации выбора контролируемых с помощью сенсорных датчиков параметров и обновления по результатам измерений баз данных. Система включает сторожевые узлы, расположенные по разные стороны местонахождения объекта инфраструктуры на заданном расстоянии от него с контроллером и приемопередатчиком, блок сбора данных, установленный на автоматизированном рабочем месте оператора передвижного транспортного средства с вычислительным блоком, радиомодем для радиосвязи с координатором, блок памяти, базу данных, базу знаний и маршрутизатор, в аппаратно-программное устройство рабочего места оператора ситуационного центра железной дороги введены база знаний, база данных, блок памяти и блок принятия решений, при этом центральный процессор предназначен для анализа текущего состояния объекта мониторинга и прогнозирования его состояния с

173

возможностью отображения на мониторе блока отображения автоматизированного рабочего места оператора ситуационного центра данных мониторинга объекта на его трехмерной модели и/или отдельных элементах его конструкции.

26. № 2450347 Система сбора, обработки и передачи измерительной информации с последовательным расположением объектов на магистрали большой протяженности

Изобретение относится к области информационно-измерительных систем, в частности к оптико-электронным устройствам сбора, обработки и передачи измерительной информации с объектов магистрального трубопровода, расположенных вдоль линии передачи на большом расстоянии друг от друга. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и увеличение протяженности фрагмента контролируемой магистрали. Система сбора, обработки и передачи измерительной информации содержит последовательно соединенные посредством ВОЛП контролируемые пункты и приемный пункт, при этом в контролируемые пункты, содержащие измерительные преобразователи и дешифраторы адреса, дополнительно введены связанные между собой соответствующим образом оптические регенераторы, дешифраторы синхроимпульсов, формирователи сигналов управления «запись-считывание» и блоки памяти, причем в первый контролируемый пункт дополнительно введен блок синхронизации, связанный с оптическим регенератором этого контролируемого пункта, а в приемный пункт, содержащий последовательно соединенные концентратор информации и дисплей, введены последовательно соединенные оптический регенератор и дешифратор измерительной информации, выходом подключенный к входу концентратора информации.

Рефераты Российских полезных моделей

27. № 23695 Комплексная система информатизации, автоматического управления и связи вокзала

Комплексная система информатизации, автоматического управления и связи вокзала, содержащая зональные системы управления и информатизации, соединенные с центральной управляющей вычислительной машиной, причем часть зональных систем управления содержит зональную управляющую вычислительную машину соединенную входами с датчиками, а выходами - с исполнительными механизмами, отличающаяся тем, что в качестве зональных систем управления и информатизации использованы соединенные между собой системой шиной система безопасности вокзала, система управления и

174

диспетчеризации инженерным оборудованием вокзала, информационно-справочная система вокзала и система связи вокзала, причем система безопасности вокзала состоит из подсистемы пожарной сигнализации, подсистемы контроля доступа и охранной сигнализации и подсистемы видеонаблюдения и видеорегистрации, система управления и диспетчеризации инженерным оборудованием вокзала состоит из подсистемы пожаротушения, подсистемы кондиционирования и вентиляции, подсистемы управления освещением, подсистемы диспетчеризации насосов теплового пункта и подсистемы управления лифтовым оборудованием, информационно-справочная система вокзала состоит из подсистемы коллективного отображения информации, справочно-информационной подсистемы индивидуального пользования, подсистемы громкоговорящего оповещения пассажиров и подсистемы часофикации, система связи вокзала состоит из подсистемы местной телефонной связи, подсистемы экстренной связи и подсистемы телевизионного вещания.

28. № 56308 Контрольно-диагностический комплекс станционных устройств горочной автоматической централизации (КДК СУ ГАЦ)

Контрольно-диагностический комплекс станционных устройств горочной автоматической централизации (КДК СУ ГАЦ) относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам автоматики и телемеханики, обеспечивающим контроль и диагностику состояния технических средств на сортировочных горках.В состав комплекса входят промышленный компьютер, автоматизированные рабочие места дежурного электромеханика и удаленные автоматизированные рабочие места, информационный сервер, имеющий возможность подключения к системе передачи данных ОАО «РЖД» для обеспечения передачи информации в АСУ хозяйства СЦБ (АСУ Ш), функционирующей на уровне железных дорог страны. Сигналы контролируемых устройств подключаются сигнальным кабелем непосредственно к промышленному компьютеру.Комплекс решает задачи расширения спектра контролируемых устройств и повышения точности измеряемых параметров, по которым осуществляется контроль и диагностика устройств горочной автоматической централизации сортировочных горок. Это дает возможность проведения углубленного анализа состояния устройств и повышения качества предотказной диагностики, что позволяет перейти от планово-профилактического к ремонтно-восстановительному методу обслуживания устройств СЦБ.

29. № 68723 Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации

технического диагностирования и мониторинга устройств и управления

технологическими процессами

175

Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического

диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими

процессами, содержащий объединенные через локальную вычислительную сеть

Ethernet рабочие станции, автоматизированные рабочие места и серверы на

базе персональных электронных вычислительных машин и также объединенные

через Ethernet контроллеры на базе промышленных компьютеров,

предназначенные для сбора и обработки информации от контролируемых

устройств через функциональные модули ввода, решения диагностических

задач, выдачи управляющих команд функциональным модулям вывода, а также

для обмена информацией через Ethernet с системами верхнего уровня. Комплекс

отличается тем, что с целью расширения функциональных возможностей и

повышения достоверности контроля, надежности и помехоустойчивости

распределенной системы функциональных модулей в условиях жесткой

электромагнитной обстановки, дополнительно содержит связанные с

контроллерами по стандартному последовательному интерфейсу центральные

концентраторы связи, соединенные двухпроводной линией с цепью аналогичных

удаленных периферийных концентраторов связи, входящих в состав локальных

подсистем и, в свою очередь, связанных по стандартному последовательному

интерфейсу с центральными концентраторами информации этих локальных

подсистем. Концентраторы информации содержат порты для подключения

аналогичных дополнительных концентраторов информации по линиям связи

типа «токовая петля» с синхронным способом обмена информацией, а каждый

из концентраторов информации имеет наборное поле для подключения

функциональных измерительных и управляющих микромодулей ввода/вывода,

обмен информацией с которыми микропроцессорный элемент концентратора

информации производит по синхронной локальной шине имеющей матричную

структуру. Каждый из широкого набора функциональных микромодулей,

предназначенных для контроля дискретных и измерения напряжения

(постоянного, переменного, импульсного, высокочастотного,

высокочастотного в селективном режиме) аналоговых сигналов, содержит

176

микропроцессорный элемент, а система электропитания контроллеров,

центральных концентраторов связи и каждой локальной подсистемы

содержит развязывающие трансформаторы, устройства защиты от

электрических перегрузок и помех по сети питания и блоки бесперебойного

питания с преобразователями напряжения для питания устройств комплекса.

Функциональные микромодули имеют функции измерения временных

характеристик импульсных и кодированных сигналов и передачи осциллограмм

аналоговых сигналов по запросу оператора.

30. № 83617 Система мониторинга безопасности несущих конструкций,

конструктивных элементов зданий, сооружений в режиме реального времени

Полезная модель относится к области автоматизированных систем

мониторинга безопасности несущих конструкций, конструктивных элементов

зданий и сооружений, а также зон вероятных природных чрезвычайных

ситуаций, и может быть преимущественно использована при создании,

эксплуатации автоматизированных систем мониторинга особо опасных,

технически сложных и уникальных объектов, а также зданий и сооружений,

находящихся в зонах вероятной природной чрезвычайной ситуации, с целью

определения безопасного состояния несущих конструкций, конструктивных

элементов зданий и сооружений, оперативного оповещения об изменении их

состояния, и предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций. Полезная

модель направлена на повышение надежности мониторинга в реальном

масштабе времени безопасности зданий и сооружений и их конструктивных

элементов при их эксплуатации. Полезная модель также направлена на

обеспечение оперативного доведения информации об уровне безопасности

зданий и сооружений до потребителей различных уровней управления.

Указанные технические результаты достигаются тем, что система

мониторинга безопасности зданий, сооружений и их конструктивных частей в

режиме реального времени, содержит не менее одного блока нагружения

непрерывного действия, вырабатывающий сигнал нагружения произвольно

177

заданной формы и/или частоты, блок вибродатчиков, блок определения

собственных частот колебаний конструкций, блок измерения ускорений

колебаний объекта, и/или блок измерения наклонов, и/или блок измерения

прогибов, и/или блок измерения напряжений, и/или блок измерения нагрузок, блок

измерения абсолютной и неравномерной осадки, и/или блок измерения

геодезических параметров, блок измерения влажности, блок измерения уровня

грунтовых вод, блок измерения температуры, блок обработки и выходной

информации, блок градации выходной информации, предназначенный для

определения уровня безопасности, блок передачи информации потребителям, и

не менее одного источника бесперебойного питания, причем все упомянутые

блоки подключены к шинам передачи данных, шинам управления и шинам

питания.

31. № 83677 Система видеомониторинга

Полезная модель относится к локальным системам мониторинга таких

объектов городской инфраструктуры, как улицы, перекрестки, площади, парки,

стадионы, вокзалы, аэропорты, автопарковки, внутренние территории

предприятий. Система видеомониторинга, состоящая из трех и более сетевых

стационарных видеокамер 1 с Ethernet-интерфейсом, устанавливаемых как

минимум на одной опоре 2; по меньшей мере одной поворотной видеокамеры 3 с

аналоговым интерфейсом; коммутатора 4 и сервера 5 архива, соединенных с

внутренней сетью 13 Ethernet; видеосервера 14 и контроллера 15 управления,

установленных между поворотной видеокамерой 3 и коммутатором 4; рабочего

места 6 оператора, оснащенного видеомонитором 8 и манипулятором 7;

каждая стационарная видеокамера 1 имеет угол обзора не более 75° и

соединена с коммутатором 4, соединенным с внешней сетью 18 Ethernet; на

экране 9 видеомонитора 8 имеется первое окно 10 с панорамным изображением

наблюдаемой территории, сформированным из изображений, получаемых от

стационарных видеокамер 1, и второе окно 11 с увеличенным изображением

зоны наблюдаемой территории или объекта в ней, получаемым от поворотной

178

видеокамеры 3. К внешней сети 18 Ethernet может подсоединяться сервер

интеллектуального анализа видеоданных, коммутатор 4, контроллер 15,

видеосервер 14 и модули 16 и 19 размещают в вандалозащищенном шкафу 20 с

терморегуляцией; при этом вандалозащищенный шкаф 20, три или более

видеокамер 1 и одна видеокамера 3 могут устанавливаться на одной опоре 2 и

образовывать видеокомплект 21. Система позволяет сократить время на

анализ видеоданных и принятия решения.

32. № 94936 Система контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового

железнодорожного пути

Полезная модель относится к области контроля состояния железнодорожного

полотна, в частности к устройствам для измерения и контроля перемещений

участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, и может

быть использована для определения наличия или отсутствия смещения

участков рельсовых плетей относительно реперов. Техническим результатом,

на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение

надежности и достоверности результатов, путем исключения ложного

срабатывания системы и исключения пропуска меток. Указанный технический

результат достигается тем, что система контроля деформации рельсовых

плетей бесстыкового железнодорожного пути содержащая транспортное

средство, снабженное системой слежения с регистрирующим устройством и

бесконтактными датчиками, установленными с возможностью обнаружения и

анализа расположения рабочих меток, нанесенных на рельсовую плеть и на

подкладку маячной шпалы дополнительно содержит рабочую метку,

нанесенную на пластину, закрепляемую над репером, в качестве которого

используется неподвижная опора, рабочие метки на рельсовой плети нанесены

на шейку и подошву рельса, в створе с рабочими метками на рельсовой плети и

дополнительно к рабочей метке на подкладке маячной шпалы нанесена рабочая

метка на поверхность анкера скрепления, рабочие метки на рельсовой плети, на

подкладке маячной шпалы и на анкере скрепления размещены в зоне второй по

179

ходу движения транспортного средства грани подкладки, на шейке и подошве

рельсовой плети параллельно рабочим размещены дополнительные метки,

причем рабочие и дополнительные метки выполнены из катафотной пленки.

33. № 98290 Беспроводная система мониторинга состояния искусственного

сооружения

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть

использована для мониторинга состояния конструкции искусственного

сооружения в процессе его эксплуатации, в частности может применяться в

системах мониторинга искусственных сооружений железнодорожного

транспорта. Предлагаемое решение содержит систему датчиков, локально

расположенных на объекте и связанных с микроконтроллером,

приемопередатчик сенсорного узла, связанный с микроконтроллером и

обменивающийся информацией через радиоканал с приемопередатчиком

координатора сети, аккумулятор, генератор, способный преобразовывать

энергию среды в электрическую и связанный с аккумулятором, базу данных, блок

анализа состояния конструкции, связанный с базой данных и управляющим

компьютером. Данные, поступающие с датчиков, сравниваются с данными

метамодели сенсорного узла и формируется вывод о состоянии конструкции в

локальной точке размещения системы датчиков сенсорного узла. Управляющий

компьютер выполнен с возможностью записи в удаленный узел по радиоканалу

индивидуальной метамодели, которая создается блоком анализа состояния

конструкции на основании базы данных.

34. № 100634 Система управления транспортными объектами на полигоне

железной дороги

Полезная модель относится к системам управления подвижными объектами и

может быть использована преимущественно на полигонах железных дорог

управляющим персоналом. Технический результат заключается в

оперативности принятия решений по управлению транспортными объектами

180

на полигоне железной дороги за счет использования данных о точном

местоположении объекта, использования база данных о состоянии пути его

следования и состояния подсистем самого транспортного объекта. Система

содержит референцные станции, установленные на полигоне железной дороге и

связанные через радиоканал с измерительной аппаратурой спутников

космической навигационной системы, сетевой центр, включающий блок

обработки и управления с блоком архивирования данных и сервер связи. На

каждом локомотиве поезда размещен бортовой комплекс, включающий

последовательно соединенные приемник навигационных сигналов, блок коррекции

и приемо-передающее устройство, а также блок контроля и управления,

соответствующие выходы которого подключены к исполнительным средствам

управления, а соответствующие входы - к выходам датчиков контроля

исполнительных средств управления, при этом другие входы/выходы блока

контроля и управления подключены к другому входу приемо-передающего

устройства, а приемник навигационных сигналов подключен посредством канала

связи к измерительной аппаратуре спутников космической навигационной

системы. Автоматизированное рабочее место поездного диспетчера включает

центральный процессор, выходами соединенный с входами блока преобразования

координат, блока отображения, блока принятия решений, базы данных

состояния путей и приемо-передающего устройства, а входами - подключенный

к выходам блока преобразования координат, базы данных состояния путей и

первому входу приемо-передающего устройства, второй вход которого

соединен с выходом блока принятия решений. Приемо-передающее устройство

каждого бортового комплекса посредством радиоканалов связано с сервером

связи сетевого центра и приемо-передающим устройством

автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, последний из

которых с помощью канала радиосвязи соединен с аппаратно-программным

устройством автоматизированного рабочего места оператора дистанций

пути.

181

35. № 104904 Система диагностики и удаленного мониторинга

железнодорожного пути

Полезная модель относится к дистанционным измерительным системам,

предназначенным для контроля и диагностики технического состояния

элементов верхнего строения железнодорожного пути и может быть

использована в системах интервального регулирования движения

железнодорожного транспорта.Система диагностики и удаленного

мониторинга железнодорожного пути включает размещенные вдоль

контролируемого участка железнодорожного пути датчики параметров

технического состояния элементов рельсовой линии и верхнего строения

железнодорожного пути, при этом вдоль контролируемого участка

железнодорожного пути между узловыми станциями размещен, по крайней

мере, один волоконно-оптический кабель (ВОК), включающий в себя датчики

температуры, давления и деформации, выполненные на основе волоконно-

оптических брегговских решеток (ВОБР), а также средство передачи данных

от датчиков к размещаемым на узловых станциях промежуточным

концентраторам информации, которые соединены посредством проводной

и/или беспроводной связи с единым концентратором информации о состоянии

элементов контролируемого участка железнодорожного пути и о положении

подвижных единиц на участке железнодорожного пути.Промежуточные

концентраторы информации, размещаемые на узловых станциях, содержат

оптоэлектронные анализаторы оптических спектров, а средство передачи

данных от датчиков к промежуточному концентратору информации выполнено

в виде волоконно-оптического канала связи.

Рефераты зарубежных изобретений:

36. Патент Германии № DE19623524 Monitoring unit for danger area at railway

level crossing

182

The apparatus has a video camera (1) to which is connected a downstream image

analysis unit (2). The image analysis unit (2) is arranged to automatically carry out a

grey level analysis of the image of the level crossing observed by the video camera (1),

to detect objects of at least a predetermined minimum size in the dangerous area. The

image analyser (1) may carry out an individual image analysis for object detection, in

which several test lines are provided transverse to the tracks. The grey level profile of

an individual image is detected along each test line. The images are smoothed to

eliminate the narrow grey level pulses. Jumps in the grey levels greater than a

predetermined threshold may then be analysed as an object to be detected. The video

camera is preferably arranged over the middle area of the level crossing, with an

image depth device running parallel to the tracks.

37. Патент Европейского патентного ведомства № ЕР 1623905 Track identification

system

A track identification system for a plurality of locomotives moving on defined plurality

of tracks, said tracks having uniquely identifiable switching locations where said

locomotives can switch movement from one track to movement on to one or more other

tracks, said tracks passing through a railway network consisting of locomotives,

stationary structures such as stations, crossings, yards, said system consisting of on

board computers fitted to each of the locomotives, said on board computers having

storage means to eraseably store digitally encoded information of at least a portion of

the route and track data relating to the said plurality of tracks, each of said uniquely

identifiable switching locations, and the parameters of movement of the locomotives

along the said tracks,; said computers having processors programmed to receive

reference location signals of the locomotive from a global positioning system and

thereby determine the precise geographical locations of the locomotives, said

computers further programmed to digitally map at least a portion of the determined

geographical locations on the stored route and track data, and to continuously monitor

the movement of the locomotives with reference to parameters such as their location

coordinates, velocity and angular change profile at the said switching locations,; and

183

further having programming means to compute the angular change profile to

determine switching actions at the said switching locations and programmed signal

generator means operable by the said processing means to generate signals relative to

the angular change profile relating to switching actions at the switching locations

thereby determining the tracks on which the movement of each of the locomotives is

occurring and the velocity of such movement.

38. Патент Европейского патентного ведомства № ЕР 1655646 Remote monitoring

and remote control arrangement for an independent target location

An arrangement is provided for facilitating remote monitoring and control of an

independent target location. Physical level devices (106, 107, 108, 109, 110, 111, 112,

211) are adapted to at least acquire information at the target location. A transceiver

(511) is adapted to exchange information with a remote central system. Between the

physical level devices (106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 211) and the transceiver

(511) there is a two-tier hierarchy of system elements. Said two-tier hierarchy

comprises a multitude of nodes (221) and at least one controller module (231, 231').

Of these said nodes (221) are connected to said physical level devices (106, 107, 108,

109, 110, 111, 112, 211), and said controller module (231, 231') is connected to said

nodes (221) and to said transceiver (511).

39. Патент Европейского патентного ведомства № ЕР 1909230 Vehicle and lane

mark recognition apparatus

A lane mark recognition apparatus includes an image capturing means (30) which

captures a color image (IM_0) of a road via a color video camera (10), a specific-

color-extracted image generating means (31) which generates a luminance-extracted

image (IM_1) obtained by extracting white-color data from the color image (IM_0)

and a yellow-color-extracted image (IM_2) obtained by extracting yellow-color data

from the color image (IM_0), and a lane mark detection means (50a) which detects a

white line and a yellow line from a composite image (IM_C) formed from the

184

luminance-extracted image (IM_1) and the yellow-color-extracted image (IM_2) and

outputs position data (Pd1) of the white line and position data (Pd2) of the yellow line

40. Патент Кореи № KR 20120005360 Monitering system of railroad facilities using

railway vehicle

PURPOSE: A railway facilities monitoring system and method are provided to analyze

the comfortable ride of a car by transmitting an image to the terminal of a situation

room. CONSTITUTION: A lighting part(112) is driven by being synchronized in the

shutter of a monitoring camera part. A information obtaining part stores vibration and

noise information which is collected from a sensor part(190) attached in an orbit car.

A database receives the vibration and noise information from the information

obtaining part. A location information output part counts operation location

information of the orbit car. A controller controls the lighting part. The controller

wirelessly transmits the operation location information to a server part(200).

41. Патент Кореи № KR 20080081216 Мethod for predicting future path of moving

objects in road network

A method for predicting a future path of a moving object in a road network is provided

to search candidate traces having a partial trace similar to a query trace among past

traces stored in a moving object database and increase correctness of the predicted

future path by grouping the moving paths having a small deference and regarding the

grouped moving paths as a similar path. A path prediction server receives future path

query information including a user ID(IDentification), a starting place, a destination

place, and current location information, which are trace data of a moving object on a

road network, from a user(S31). The server searches past traces, which correspond to

the user ID, from the starting place to the destination place via a current location in a

trace database(S32).; Similarity between the searched past traces corresponding to the

user ID and the trace of the query information is determined(S33). Partial traces from

the current location to the destination place are grouped among the traces determined

as the similar trace(S34). A future path is predicted by calculating a frequency of the

185

moving paths included in a group(S35) based on DSN(Dissimilarity based on Segment

Number) and DSL(Dissimilarity based on Segment Length) functions.

42. Патент Франции № FR 2762171 Radio linked Central Acquisition unit for Data

Collection

The radio linked central acquisition unit has digital data sent across a radio frequency

link from remotely located satellite units. The frequency of the radio band and power

range follows the norm for the country. There are synchronised counters in the

satellite modules, which determine when the modules are in operational or standby

mode, using a processing algorithm. The processing algorithm ensures that each

transmission from different modules is time separated. Each module has a memory

storing digital data. The digital data can be interrogated and sent again in case of

poor transmission.

43. Патент США № US 5751569 Geographic train control

The invention relates to a method of controlling railroad train movement over a layout

of railroad track that is defined geographically using a linear network of geographic

control objects which includes signals, switches and track blocks. Each signal has

signal control hardware and software logic, which logic includes an address,

representation of signal condition, and the ability to initiate a change in signal

condition. Each switch has switch control hardware and software logic, which logic

includes an address, representation of switch condition, and the ability to initiate a

change in switch condition. Each track block has hardware and software logic, which

logic includes an address and a representation of track block occupancy condition.

The method is specifically directed to establishing communication between each signal

logic, switch logic, and track logic, and only its next adjacent logic neighbors

regardless of whether it be signal logic, switch logic, or track logic. Such

communication is limited to one of a plurality of predetermined messages, which

messages either request a response relating to train movement or provide a response

relating to train movement.

186

44. Патент Японии № JP 6029368 Сonstitution of semiconductor manufacture line

PURPOSE:To combine facilities for constituting manufacturing lines, taking into

account the characteristics of a product and a line, to obtain a control unit by

combining a facility for constituting lines with a processing unit for the layer formation

in a product of a multilayer structure. CONSTITUTION:Workpieces are transferred

from a transport facility 23 in a module to a processing stage 24, and therefrom

transferred to processing facilities 19, 20, 21 and 22. The processing facility 19 is

constituted of two units, taking into account the balance of facility capability,

maintenance, and prospective troubles. The facilities in the module are connected to a

monitoring system 200 through a network 201; the monitoring system monitors the

state of the facilities in operation. An inspection function is thus provided to judge

whether a product is processed as specified in the module. For example, if a product is

judged to be reworked through the function, it is reworked in the same module; if a

product is judged to be a reject, it is transported to an E-type module, for example, to

undergo a reexamination

45. Патент Японии № JP 9088110 Мethod of diagnosing defect of foundation pile

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply detect occurrence of defect of a foundation

pile for supporting the foundation of a building or the like, and a position where the

defect is present. SOLUTION: A drilled hole 27 is formed in the ground surface in the

vicinity of a foundation 23 and a foundation pile 25, and accelerometers 29 are

arranged in the hole 27 at predetermined intervals. Thereafter, the upper surface of the

foundation 23 exposed from the ground surface is hit by a hammer so as to vibrate the

foundation 23, and accordingly, an elastic wave induced in the foundation pile 25 and

transmitted through the ground is detected by the accelerometers 29. The detection

signal is processed so as to calculate a reciprocating period of the elastic wave in the

foundation pile 25 and the position of a lower reflecting point. When the lower

reflecting point is not at the front end of the pile, it can be determined that defect is

present at the reflecting point.

187

46. Патент Японии № JP 2001059205 Road face temperature estimation method and

device for highway bridge

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a road face temperature estimation device

capable of estimating temperature variation of a highway bridge by providing a

plurality of temperature sensors having different installation depths respectively to

measure temperature difference and estimating heat transfer rate by means of a road

face analyser. SOLUTION: First and second road temperature sensors 26, 27 are

installed at the road face 23 of a highway bridge and the lower end 24 to be connected

to a road condition analyzer 29 which calculates the output of a road heater 25 and

gives an instruction to a temperature controller 28.; The temperature difference

between the road face 23 of the highway bridge and the lower end 24 of a structure is

regarded as a heat source in the road condition analyzer 29 and the heat transfer rate

resulting from the heat balance of the surface/structure bottom face is estimated. In

order to efficiently control the road heater 25, it is most desirable to control the output

on the basis of the road face temperature and variation estimation, but since then by

the estimation of the heat transfer rate, the variation of temperature of the road face

can be estimated. In this way, the temperature variation special to the highway bridge

can be accurately estimated.

47. Патент Японии № JP 2004339931 Аnalysis on the degree of allowable ground

stress using subsurface sounding test

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide firstly a method for assuming consolidation

yield strength based on the result of subsurface sounding tests (if consolidation yield

stress can be determined here, consolidation deformation is determinable using the

existing calculation formula), in substitution for consolidation tests, and secondly the

allowable bearing force of ground if it consists of various different soil layers

influenced by multiple soil layers below the bottom of foundation and upper and lower

underground water surface layers. ; SOLUTION: For analyzing the degree of

allowable ground stress, allowable bearing force is first of all calculated by a ground

188

strength analysis method. In a ground deformation analysis method provided by this

invention, settlement due to consolidation is calculated, assuming allowable bearing

forces to be an external force, and the allowable bearing force in which soil

deformation is below allowable settlement due to consolidation is adopted as an

allowable degree of stress. If an allowable bearing force may cause deformation

beyond the allowable settlement due to consolidation, this allowable bearing force is

reduced and used as an external force to calculate settlement due to consolidation. The

calculations are repeated until the value becomes lower than the allowable settlement

due to consolidation, and thus the allowable degree of stress is determined. ;

COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

189

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Д.1 Использование объектов промышленной (интеллектуальной) собственности и их правовая охрана Ф о р м а Д.1.1 Анализ применимости в объекте исследований известных объектов промышленной (интеллектуальной)

собственности

Вид промышленной собственности, наименование

объекта промышленной собственности.

Патентообладатель (страна, фирма)

Номер охранного документа,

классификационный индекс, номер и

дата подачи заявки (страна, номер заявки и дата

конвенционного приоритета) и

другие библиографические

данные

Наименование составных

частей объекта исследования,

в которых могут быть

использованы объекты

промышленной собственности

Оценка влияния

использованных объектов


на характеристики

объекта исследования

Возможность целесообразность

использования объекта

промышленной собственности приобретения

лицензии) причины отказа от использования

Ожидаемый эффект

1 2 3 4 5 6

Система передачи и обработки сигналов о состоянии объектов,

Акционерное общество «Оргэнергогаз-Санкт-

Петербург»(РФ)

Патент на изобретение РФ № 2087036, 10.08.1997 г.,

G08C19/00, G08B25/00

Системы для передачи и обработки сигналов

Позволяет организовывать

подключение датчиков

Использовать не целесообразно. Не позволяет осуществлять определения характера динамического воздействия на такие объекты транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог как высокие насыпи.

Отсутствует

190


Селезнев В. С., Еманов А. Ф., Барышев В. Г., Кузьменко А. П. (РФ)

Патент на изобретение РФ № 2140625,

27.10.1999 г., G08М7/00

Система организации и передачи

информации о состоянии объекта

Позволяет осуществлять организацию системы мониторинга состояния объекта

Использовать не целесообразно. На его основе невозможно осуществлять выработку управленческих решений для оптимального способа управления скоростным режимом транспортных средств при их движении.


Система дистанционного

контроля состояния железнодорожного

пути

Финк Ю. М. (РФ)


27.12.2007 г., B61L29/00

Система дистанционного

контроля состояния железнодорожного

пути

Позволяет осуществлять контроль подвижного состава

Использовать не целесообразно. Не позволяет осуществлять определения характера динамического воздействия на такие объекты транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог как высокие насыпи.


Способ контроля состояния путевых

участков

Самарская государственная академия путей

сообщения (СамГАПС) (РФ)


27.08.2005 г., В61L23/16

Осуществление регулирования

движения поездов

Способ регулировки движения поездов.

Использовать не целесообразно. Не позволяет осуществлять определения характера динамического воздействия на такие объекты транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог как


191

высокие насыпи.

Способ и устройство удаленного

мониторинга и технической диагностики

железнодорожных устройств автоматики и

телемеханики

Бушуев С. В. (РФ)


23.03.2010 г., G08C19/00

Системы, диагностирующим

состояние железнодорожных

устройств автоматики и телемеханики.

Позволяет анализировать

состояния объектов инженерной

инфраструктуры

Использовать не целесообразно. Не позволяет осуществлять определения характера динамического воздействия на такие объекты транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог как высокие насыпи


192

Ф о р м а Д.1.2 Оценка патентоспособности вновь созданных технических и художественно-конструкторских решений, определение целесообразности их правовой охраны

Название технических,

художественно- конструкторских

решений, предлагаемых к правовой охране

Сущность решений,

предлагаемых в правовой

охране

Прототипы решений,

предлагаемых к правовой

охране

Достигаемый технический

результат и его влияние на

характеристики объекта

хозяйственной деятельности

Патентоспособность и квалификация предложенных

решений (возможность отнесения к

изобретениям, полезным моделям,

промышленным образцам)

Целесообразность правовой охраны

и обоснование выбора стран

патентования или причина отказа от правовой охраны

и целесообразность отнесения к ноу-

хау

1 2 3 4 5 6

Оптимальный способ управления движением поездов с учетом динамического воздействия на высокие насыпи

Способ оптимального управления подвижным составом на основе оценки коэффициента устойчивости объекта транспортной инфраструктуры автомобильных и железных дорог с учетом их динамического воздействия. Способ включает применение методики сбора и обработки геофизических данных о физическом состоянии объекта транспортной инфраструктуры, обработкой этих данных. На основе полученных данных осуществляется оценка коэффициента устойчивости с учетом динамического воздействия подвижного состава на объект инфраструктуры. На основе




Патент на изобретение РФ № 2087036, 10.08.1997 г.,

G08C19/00, G08B25/00

Способ позволяет повысить безопасность эксплуатации объектов

транспортной инфраструктуры и снизить

затраты на проведения ремонтов и эксплуатации

этого объекта. Способ позволяет оценить

динамическое влияние подвижного состава на

объект инженерной инфраструктуры.

Решение обладает признаками новизны и патентоспособности.

На основе проведенного анализа патентоспособности, раздел 3.3, решение патентоспособное на территории РФ.

193

определенного коэффициента устойчивости осуществляется генерация информационного сообщения, где указана информация по управлению скоростным режимом подвижного состава.

194

Д.2 Исследование патентной чистоты объекта техники Д.2.1 Экспертиза на патентную чистоту

Д.2.1.1 Объект техники, его составные части (в том числе технические, художественно-конструкторские решения), подлежащие экспертизе на патентную чистоту

Наименование объекта

техники и его составных

частей

Обозначение (чертежей,

ГОСТ, ТУ и т.д.). Дата

утверждения чертежа

Страна, в отношении

которой проводится

исследование патентной чистоты

Источники известности Действующие документы

выложенные акцептованные

подлежащие

Необходимость проведения

сопоставительного анализа с объектом


(«Подлежит», «Не подлежит»)

Примечание

Научно- техническая

документация (наименование

источника, дата

публикации)

Охранные документы:

патенты, выложенные и акцептованные заявки (номер

документа, даты приоритета и публикации,

название объекта промышленной собственности,

другие библиографические

данные)

1 2 3 4 5 6 7 8


РФ Дата публикации 10.08.1997 г

Система передачи и обработки сигналов о состоянии объектов

Патентообладатель



RU 2087036 «Не подлежит»

195


РФ Дата публикации 27.10.1999 г.

Способ определения

физического состояния зданий и сооружений


Селезнев В. С., Еманов А. Ф., Барышев В. Г., Кузьменко А. П. (РФ)




Система

дистанционного контроля состояния железнодорожного

пути

Патентообладатель Финк Ю. М. (РФ)



РФ Дата публикации 27.08.2005г.

Способ контроля

состояния путевых участков


Самарская государственная академия путей

сообщения (СамГАПС) (РФ)


Оптимальный способ управления движением поездов с учетом динамического


Способ и устройство

удаленного мониторинга и


196

воздействия на высокие насыпи

технической диагностики

железнодорожных устройств автоматики

и телемеханики

Патентообладатель Бушуев С. В. (РФ)

197

Д.2.1.2 Выводы о патентной чистоте объекта техники

Страны проверки

Результаты проверки

(обладает или не обладает патентной

чистотой), с указанием

даты публикации последних

просмотренных материалов

Вид промышленной собственности,

номер охранного документа, лишающего

объект патентной

чистоты, дата начала срока его действия

Патенты- аналоги,

лишающие объект

техники патентной чистоты

(страна, вид промышленной собственности,

номер, дата начала

действия)

Значимость составной части объекта (в том

числе по комплектующим),

использующей объект

промышленной собственности (в % от стоимости

объекта, в абсолютном исчислении)

Примечание

1 2 3 4 5 6

РФ обладает патентной чистотой на дату

30.07.2012 г.

Нет Нет

РГУПСold.rgups.ru/kafedra/goscontract/fiz/otchet_o_nir_3.pdf · 2012-08-20 · 3...

Documents