Алексей Леонидович Ланис - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Путь и путевое хозяйство»
Новосибирск
Alexey L. Lanis - Doctor of Engineering, Professor, Head of the Track and Track Facilities Department
Novosibirsk
Никита Сергеевич Вихт - аспирант Сибирского государственного университета путей сообщения, инженер сектора по организации безопасности движения
Новосибирск
Nikita S. Vikht - Postgraduate, Siberian Transport University; Engineer of the Traffic Safety Organization Sector, West-Siberian Directorate of Infrastructure
Novosibirsk
Александр Александрович Севостьянов - кандидат технических наук, доцент кафедры «Путь и путевое хозяйство»
Новосибирск
Alexander A. Sevostyanov - Candidate of Engineering, Associate Professor of the Track and Track Facilities Department
Novosibirsk
В данной статье обоснована необходимость использования спектральных показателей вертикальных неровностей рельсовой колеи в качестве дополнительных диагностических признаков при назначении планово-предупредительной выправки пути на особо грузонапряженных линиях. Выполнен анализ действующих критериев выправки, установленных правилами назначения ремонтов.
Предложены авторские спектральные показатели: энергия коротких волн (диапазоны D0–D1 по классификации EN 13848), индекс системной деградации и доминирующая длина волны. Для верификации использованы модельные данные, генерированные суперпозицией гармоник с заданным распределением энергии по диапазонам. Восстановление натурного профиля выполнено с помощью быстрого преобразования Фурье и обратной передаточной функции хордальной системы.
Показано, что действующий критерий (количество отступлений 2-й степени за три весенних месяца) имеет реактивный характер и не учитывает пространственную структуру неровностей. Статистический анализ 3205 км Транссибирской магистрали подтвердил, что лишь 25,6 % отступлений фиксируется весной.
Предложенные показатели позволили надежно дифференцировать модельные сценарии: для сценария с преобладанием коротких волн (балластные дефекты) энергия коротких волн составила 77 % от общей, доминирующая длина волны 2,78 м; для сценария с длинными волнами (системные деформации земляного полотна) 20 % и 125 м соответственно. При условно одинаковом числе отступлений (25 шт./км) традиционный подход назначает выправку обоим участкам, тогда как спектральный анализ рекомендует дополнительную диагностику для сценария с системными деформациями, что позволит избежать неэффективных затрат. Результаты могут быть использованы в системах диагностики и планирования ремонтов железнодорожного пути, особенно в условиях сокращения инвестиционных программ ОАО «РЖД».
Полученные результаты обосновывают необходимость включения спектрального анализа вертикальных неровностей в систему дополнительных критериев при планировании планово-предупредительной выправки. Дальнейшие исследования направлены на выявление критических скоростей роста энергии коротких волн для упреждающего назначения выправки.
This article justifies the need to use spectral indicators of vertical rail track irregularities as additional diagnostic features when assigning scheduled preventive track surfacing on lines with particularly heavy loads. An analysis of the current B criteria established by the Rules for Assigning Repairs has been performed.
The authors propose their own spectral indicators: short wave energy (ranges D0–D1 according to EN 13848 classification), system degradation index, and dominant wavelength. Model data generated by superposition of harmonics with a given energy distribution across ranges was used for verification. The full-scale profile was restored using fast Fourier transform and the inverse transfer function of the chordal system.
It is shown that the current criterion (the number of second-degree deviations over three spring months) is reactive in nature and does not consider the spatial structure of irregularities. Statistical analysis of 3,205 km of the Trans-Siberian Railway confirmed that only 25.6% of deviations are recorded in spring.
The proposed indicators made it possible to reliably differentiate between model scenarios: for the scenario with a predominance of short waves (ballast defects), the energy of short waves accounted for 77% of the total, with a dominant wavelength of 2.78 m; for the scenario with long waves (systemic deformations of the subgrade), it was 20% and 125 m, respectively. With a conditionally equal number of deviations (25 per km), the traditional approach assigns both sections, while spectral analysis recommends additional diagnostics for the scenario with systemic deformations, which avoids inefficient costs. The results can be used in railway track diagnosis and repair planning systems, especially in the context of reduced investment programs by Russian Railways.
The results obtained justify the need to include spectral analysis of vertical irregularities in the system of additional criteria when planning repairs. Further research is aimed at identifying critical short-wave energy growth rates for proactive repair scheduling.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.