Об анализе воздействия внешних факторов на инфраструктуру ОАО «РЖД»

1.

Об анализе воздействия
внешних факторов
на инфраструктуру
ОАО «РЖД»

2.

Цели и результаты
Комплексно-системный анализ воздействия внешних
факторов и их последствий на инфраструктуру
ОАО «РЖД» в границах Забайкальской и
Дальневосточной железных дорог
Методика расчета влияния факторов внешнего
воздействия на состояние и надежность инженерных
сооружений
ТТ на разработку ПО для мониторинга воздействия
внешних факторов на инфраструктуру ОАО «РЖД»
План адаптации железнодорожного транспорта к
изменениям климата в границах Забайкальской и
Дальневосточной железных дорог
2

3.

Второй этап:
Комплексно-системный анализ воздействия
внешних факторов и их последствий на
инфраструктуру ОАО «РЖД»
Классификация метеорологических факторов по службам и хозяйствам ОАО «РЖД»
3

4.

Ранжирование внешних факторов
по регионам железных дорог
Опасное погодное
явление
Результат воздействия
Сильный снег
Заносы ж.д. путей, стрелочных
(20 см/сутки и более), метель
переводов на станциях
Уменьшение длины, излом
Продолжительный период
рельсов,
низких температур
увеличение зазоров;
0
(ниже 30 С более 5 дней)
натяжение и разрыв проводов
Увеличение длины, искривление,
Высокая температура воздуха
излом рельсов;
(выше 300С)
провисание проводов КС
(риск замыкания)
Обрыв проводов КС; повалка
опор КС;
Очень сильный (штормовой)
падение деревьев на ж.д. пути;
ветер (более 20м/сек)
подмыв ж.д. пути волнами в
прибрежных районах
Переувлажнение насыпей,
Продолжительный дождь
земляного полотна.
Затопление;
Сильный ливневый дождь
размыв насыпей, опор мостов;
(более 50 мм/6 часов)
оползни
Обледенение элементов
Переохлажденный
инфраструктуры;
(ледяной) дождь
обрыв проводов КС;
повалка опор КС
Затопление;
перекосы и просадка ж.д. пути;
размыв насыпей, земляного
Паводки
полотна, опор мостов;
повреждение (смыв) конструкций
мостов
Перекосы, просадка ж.д. пути;
Опасное повышение
размыв насыпей,
уровня воды (наводнение) земляного полотна, опор мостов;
Снежные заносы
Снежные лавины
Землетрясения
Вечная мерзлота
Заносы ж.д. путей, стрелочных
переводов на станциях
Сход подвижного состава;
разрушение ж.д. пути,
объектов инфраструктуры
Разрушения объектов
инфраструктуры
Разрушения объектов
инфраструктуры
КЛНГ
ОКТ
+
МОСК
СЕВ
+
+
ГОРЬК Ю.ВОСТ ПРИВ КБШ С.КАВК СВЕРД Ю.УР З.СИБ. КРАС В.СИБ. ЗАБ
+
+
+ +
+
+ +
+
+
+ +*
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+ +
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+ +
+
+ + +
+
+
+
+ +
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+ +
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+ +
+ +
+
+
+
+
+
* по Забайкальской ж.д. влияющим фактором является «Умеренный снег»
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
Д.ВОСТ
+
+
4

5.

Ранжирование внешних факторов по регионам
железных дорог
Паводки, опасное повышение уровня воды (наводнение)
Результат воздействия:
• Затопление
• перекосы и просадка ж.д. пути
• размыв насыпей, земляного полотна, опор мостов
• повреждение (смыв) конструкций мостов
Значимость
проявлений (по ж.д.):
Октябрьская
Московская
Северная
Горьковская
Юго-Восточная
СевероКавказская
Южно-Уральская
ЗападноСибирская
ВосточноСибирская
Забайкальская
Дальневосточная
5

6.

Ранжирование внешних факторов по регионам
железных дорог
Сильный снег, метели
Результат воздействия:
Заносы ж.д. путей, стрелочных переводов на станциях
Значимость
проявлений (по ж.д.):
Октябрьская
Московская
Северная
Горьковская
Юго-Восточная
Приволжская
Куйбышевская
Северо-Кавказская
Свердловская
Южно-Уральская
Западно-Сибирская
Красноярская
Восточно-Сибирская
Забайкальская
Дальневосточная
6

7.

Ранжирование внешних факторов по регионам
железных дорог
Очень сильный ветер (более 20м/сутки)
Результат воздействия:
Обрыв проводов КС
повалка опор КС
падение деревьев на ж.д. пути
подмыв ж.д. пути волнами в прибрежных районах
Значимость
проявлений (по ж.д.):
Калининградская
Октябрьская
Московская
Северная
Горьковская
Юго-Восточная
Северо-Кавказская
Свердловская
Южно-Уральская
Западно-Сибирская
Красноярская
Восточно-Сибирская
Забайкальская
Дальневосточная
7

8.

Структура Методики расчета влияния факторов внешнего
воздействия на состояние и надежность инженерных
сооружений
1. Классификация объектов инфраструктуры ОАО «РЖД»
2. Классификация факторов внешнего воздействия и их сочетаний, влияющих на объекты
инфраструктуры в зависимости от природно-климатических зон (формирование причинноследственных связей)
3. Определение зависимости и трендов вероятности возникновения внешних факторов
(формирование зон повышенного риска воздействия внешних факторов на основании статистических
данных и долгосрочных прогнозов)
4. Требования к определению и ранжированию объектов инфраструктуры, подверженных
воздействию внешних факторов (погодные условия, климатические изменения, геологические,
гидрологические, геофизические, криологические)
Определение вероятности воздействия
Определение степени тяжести последствий
5. Рекомендации по формированию баз данных для мониторинга внешних факторов и состояния
объектов инфраструктуры
6. Порядок оценки возможного ущерба от возникновения события (технические потери – замена и
ремонт объектов инфраструктуры; технологические потери – ограничения при пропуске
поездопотока)
7. Рекомендации по формированию плана адаптации железнодорожного транспорта к изменениям
климата
8

9.

Алгоритм анализа, прогнозирования влияния
внешних факторов на железнодорожный
транспорт и реагирования при их воздействии
Информация о текущих
фактических
метеорологических условиях
Архивные данные о
метеорологических
параметрах за 30 лет
Данные об инцидентах
(аварии/задержки в пути)
Мониторинг
(выход за пороговые
значения)
Выявление причинно-следственных связей между экстремальными
погодными условиями и инцидентами
Метеорологические
предупреждения
Карты влияния опасных природных явлений на объекты инфраструктуры
(наводнения, оползни, бури, ветровалы, осадки, лавины, землетрясения)
Данные об объектах
инфраструктуры
(технические, гидрологические
характеристики)
Карты уязвимости инфраструктуры
Управление рисками.
Карты рисков (риски целостности объектов инфраструктуры,
функционирования, безопасности)
Формирование и реализация планов адаптации
(автоматизированные системы мониторинга и тревожной
сигнализации, мероприятия по защите объектов, минимизации
рисков нарушения работоспособности)
9

10.

О разработке
автоматизированной
системы мониторинга
и анализа воздействия
внешних факторов
на инфраструктуру
ОАО «РЖД»
10

11.

Текущая организация процесса мониторинга и
прогнозирования
«КАК ЕСТЬ»
Регламент процесса действий причастных работников при прогнозировании
опасных гидрометеорологических явлений, а также при землетрясении
(Распоряжение №732/р от 07.04.2021г.)
Критические (пороговые) значения параметров
опасных гидрометеорологических явлений
Перечень опасных гидрометеорологических
явлений
Формирование гидрометеорологического прогноза и
оповещения о землетрясении
Телеграмма в причастные подразделения РЖД
11

12.

Организация процесса мониторинга, анализа и
прогнозирования с применением разрабатываемой
автоматизированной системы
«КАК БУДЕТ»
Автоматизированная система мониторинга и анализа воздействия внешних факторов на инфраструктуру ОАО «РЖД»
Оперативные данные:
• фактические данные по метеорологическим параметрам
(температура, осадки, ветер и т.д.), лавинной обстановке
• прогноз изменения метеорологических параметров (на 1 – 7
суток)
• критические (пороговые) значения метеорологических
параметров
База архивных данных:
• изменения гидрометеорологических,
геофизических,
геокриологических параметров за 30 лет
• транспортные происшествия (крушения, аварии, сходы),
вызванные внешними факторами
• объекты железнодорожной инфраструктуры
Анализ и прогнозирование
анализ
отслеживаемой
гидрометеорологической
фактической и прогностической обстановки по заданным
настраиваемым
критериям
(наблюдение/измерение
значений ниже/выше опасных или неблагоприятных
значений, значительный рост/снижение значения и т. п.)
определение причинно-следственных зависимостей между
допущенными транспортными происшествиями (крушения,
аварии, сходы и внешними факторами воздействия) и
опасными явлениями погоды
определение объектов инфраструктуры ОАО «РЖД»,
находящихся в зоне риска выхода их из строя при внешнем
воздействии, с ранжированием по степеням
Отображение фактических и прогнозных данных, информационной продукции в
текстовом, табличном, графическом и картографическом виде
- визуализация опасных явлений погоды и их наступления исходя их
штормовых предупреждений по сети ОАО «РЖД»
- отображение по географической точке перегона, ж.д. станции, объекта
инфраструктуры фактических и прогностических метеорологических
величин
- для выбранного перегона, ж.д. станции, объекта инфраструктуры отображение критических (пороговых значений) метеорологических
параметров
- визуальная сигнализация (отображение) перегона, ж.д. станции, объекта
инфраструктуры с прогнозируемым выходом метео- параметров за
пороговые значения
- визуальная сигнализация (отображение) объектов инфраструктуры в
радиусе 150 км от эпицентра землетрясения
- отображение слоя поля информации о многолетне-мёрзлых породах,
включая глубину промерзания
- отображение данных со снеголавинных станций центров диагностики
и мониторинга устройств инфраструктуры
- сигнализация пользователям о ситуациях, требующих принятия
решения (наступление опасных или неблагоприятных значений
гидрометеорологических параметров для принятия необходимых
решений)
12

13.

Основные функции
Реализация в 2022 году
1
2
База данных погодно-климатических, геологических,
гидрологических, геофизических и криологических параметров,
транспортных происшествий и объектов железнодорожной
инфраструктуры ОАО «РЖД
Система мониторинга воздействия внешних факторов
• визуализация данных и информационной продукции в текстовом, табличном,
графическом и картографическом виде;
• отображение фактических, прогностических и климатических,
гидрометеорологических величин по географической точке железнодорожной
станции;
• отображение геокриологической информации о многолетне-мёрзлых породах,
включая глубину промерзания;
• отображение прогнозных опасных явлений погоды по сети ОАО «РЖД»;
• отображение данных со снеголавинных станций центров диагностики и мониторинга
устройств инфраструктуры ОАО «РЖД»;
• отображение технических и гидрологических характеристик объектов
инфраструктуры ОАО «РЖД».
13

14.

Основные функции
Реализация в 2023 году
3
Система анализа и
прогнозирования воздействия
внешних факторов
• анализ климатических измерений
по сети ОАО «РЖД»
• анализ отслеживаемой
гидрометеорологической
фактической и прогностической
обстановки
• определение причинноследственных зависимостей между
допущенными транспортными
происшествиями (крушения, аварии,
сходы), внешними факторами
воздействия и опасными явлениями
погоды
• определение объектов
инфраструктуры ОАО «РЖД»,
находящихся в зоне риска выхода их
из строя при внешнем воздействии
14

15.

Примеры интерфейса
разрабатываемой системы
15

16.

Моделирование влияния факторов внешнего воздействия на
состояние и надежность инженерных сооружений
Моделирование потока воды в реке Цыпка
на подходе к автомобильному и железнодорожному мостам
Результаты расчета
при входном расходе жидкости 120 м3/с
Результаты расчета при входном расходе жидкости 120 м3/с и с учетом подпора со
стороны р. Туапсе
Моделирование поверхностного стока для уточнения расходов

17.

Моделирование влияния факторов внешнего воздействия на
состояние и надежность инженерных сооружений
Оценка воздействий внешних факторов на сооружения
Анализ вымывания донного материала
Диаметр камня (м)
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
2
4
6
8
10
Скорость течения (м/с)
График
зависимости
диаметра
вымываемого камня от средней
скорости течения реки.

18.

Моделирование влияния факторов внешнего воздействия на
состояние и надежность инженерных сооружений
Анализ затопления ст. Ростов-Главный и прилегающей территории
Интенсивность затоплений вокзала
в промежутке 1960-2030 г.г.
−− кривая фактической интенсивности
− − − интерполяционная кривая, с
экстраполяцией на 2021-2030 г.г.
Оценка направления потока и площади водосбора
18

19.

Выполнен первый этап:
Анализ отечественных и зарубежных
исследований
Выполнена оценка опыта стран
Европейского союза, Великобритании,
Китая, США, Канады, Японии в части
определения основных природноклиматических факторов,
оказывающих влияние на
железнодорожную инфраструктуру,
выявления наиболее уязвимых
объектов и регионов, принимаемых
мер и способов ликвидации
последствий негативного воздействия,
разработки специализированных
систем защиты и актуальных подходов
к мониторингу инфраструктуры.
19

20.

Мировой опыт
Япония
JR Group
Великобритания
NetworkRail
Китай
Цинхай-Тибетская железная
дорога
Строительство и эксплуатация
железнодорожной
инфраструктуры в условиях
вечной мерзлоты (ЦинхайТибетская железная дорога)
Разработан план адаптации
инфраструктуры к воздействию
экстремальных погодных
условий и климатических
изменений для каждой службы
ж. д.
Создан универсальный
метеосервис с использованием
современных средств аналитики
и технологий обработки
больших объемов данных и
управления рисками на (базе
системы управления активами
Orbis)
Разработана технология
прогнозирования стихийных бедствий
и борьбы с их последствиями в трех
направлениях:
• обнаружение слабых мест, которые
могут первыми пострадать из-за
удара стихии, и незамедлительное
измерение причиненного ущерба;
• точный анализ изменений погодных
условий (для выявления пороговых
уровней опасности);
• оценка устойчивости объектов
(участков пути) при изменении метеорологических факторов.
Использование цифровых
технологий для прогнозирования
опасных метеорологических
явлений
20

21.

Комплексно-системный анализ воздействия внешних
факторов и их последствий на инфраструктуру ОАО «РЖД»
Соисполнителями начаты работы в рамках заключенных договоров.
Федеральный
исследовательский центр
«Единая геофизическая служба
Российской академии наук»
Всероссийский научноисследовательский институт
гидрометеорологической информации –
мировой центр данных
Институт мерзлотоведения
им. П.И. Мельникова
Сибирское отделение РАН
Ростовский
государственный
университет путей
сообщения
ФИЦ ЕГС РАН
ВНИИГМИ-МЦД
ИМЗ СО РАН
РГУПС
Анализ воздействия
геофизических
внешних факторов
на инфраструктуру
ОАО «РЖД
Анализ воздействия
метеорологических,
климатических,
гидрологических
природных факторов
на инфраструктуру
ОАО «РЖД»
Анализ воздействия
криологических
природных
факторов на
инфраструктуру
ОАО «РЖД»
Соглашение
о сотрудничестве
Дягилев
Руслан Андреевич
Стерин
Александр Маркович
Железняк
Михаил Николаевич
Явна
Виктор Анатольевич
Заместитель директора по
научной работе,
кандидат физикоматематических наук
Заместитель директора по
научной работе,
доктор физикоматематических наук
Директор института,
доктор геологоминералогических наук
Научно-образовательного
центра «Диагностика объектов
инженерной инфраструктуры»
доктор физико-математических
наук, профессор
21

22.

В адрес ВНИИЖТ предоставляются на рассмотрение примеры и формы массивов данных, содержащих
информацию об исследуемых параметрах в регионах расположения объектов ОАО «РЖД» на
Забайкальской и Дальневосточной ж.д.
ИМЗ СО РАН
ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД»
Более 250 пунктов наблюдений гидрологической сети Росгидромета в районе инфраструктуры
Дальневосточной и Забайкальской ЖД
Индикаторы вероятности наступления опасного
явления
высокого
уровня
воды
на
гидрологических
постах
в
районе
инфраструктуры
Дальневосточной
и
Забайкальской ЖД
22