mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2023-21-2-10mirtr-2461Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ, УСТОЙЧИВОСТЬ, ЭКОЛОГИЯSAFETY, SUSTAINABILITY, ECOLOGYУправление надёжностью и безопасностью перевозочного процесса с применением систем непрерывного мониторинга объектов железнодорожной инфраструктурыReliability and Safety Management of the Transportation Process Using Systems for Continuous Monitoring of Railway Infrastructure Facilitieshttps://orcid.org/0000-0002-4563-6411ЕфановД. В.EfanovD. V.

Ефанов Дмитрий Викторович – доктор технических наук, профессор, профессор Высшей школы транспорта Института машиностроения, материалов  и транспорта, заместитель генерального директора по научно-исследовательской работе Научно-исследовательского и проектного института Транспортной и строительной безопасности, профессор Российского университета транспорта (МИИТ), профессор Ташкентского государственноготранспортного университета 

РИНЦ Author ID 320051, WoS Researcher ID A-1086–2017, Scopus ID 36349091500 

Санкт-Петербург

Efanov, Dmitry V., D.Sc. (Eng), Professor, member of the Institute of Electrical and Electronics Engineers; Professor at Higher School of Transport, Institute of Mechanical Engineering, Materials and Transport; Deputy General Director for Research, Research and Design Institute for Transport and Construction Safety, Professor of Russian University of Transport, Professor of Tashkent State Transport University 

РИНЦ Author ID 320051, WoS Researcher ID A-1086–2017, Scopus ID  36349091500 

 St. Petersburg 

TrES-4b@yandex.ruМихайлютаЕ. М.MikhailyutaE. M.

Михайлюта Евгений Михайлович – аспирант Высшей школы транспорта Института машиностроения, материалов и транспорта  

Санкт-Петербург

Mikhailyuta, Evgeny M., Ph.D. student of Higher School of Transport of the Institute of Mechanical Engineering, Materials and Transport 

 St. Petersburg 

evgeniymixa@gmail.comСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ Петра Великого)РоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation20230711202321284–94Copyright © Ефанов Д.В., Михайлюта Е.М., 20232023Ефанов Д.В., Михайлюта Е.М.Efanov D.V., Mikhailyuta E.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/2461

Анализируется проблема повышения надёжности и безопасности перевозочного процесса на железных дорогах. Показано, что современные системы управления движением поездов автоматически не учитывают события снижения надёжности объектов железнодорожной инфраструктуры, однако такая увязка вполне возможна. Приводится архитектура перспективной системы управления движением поездов, в которой основами выступают системы железнодорожной автоматики и телемеханики, имеющие безопасное информационное сопряжение со средствами непрерывного мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры.Целью статьи является изложение теоретических принципов управления надёжностью и безопасностью перевозочного процесса с применением систем автоматизации «нового поколения» – тесно интегрированных с техническими средствами мониторинга. Представлена упрощённая структура системы управления движением поездов, имеющей информационное сопряжение со средствами непрерывного мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры. Разработаны модели надёжности системы управления движением поездов, учитывающей состояния объектов железнодорожной инфраструктуры.Показано, что в системе управления движением поездов необходимо учитывать наличие безопасного состояния инфраструктурного комплекса. Представлены возможности управления рисками снижения надёжности и безопасности перевозочного процесса за счёт использования средств стационарного мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры.Совершенствование технологий мониторинга и эффективное использование систем стационарного мониторинга на практике позволяют реализовать функцию управления надёжностью и безопасностью перевозочного процесса и железнодорожного комплекса в целом.

While analysing the problem of increasing reliability and safety of the rail transportation process, it is shown that modern train traffic control systems do not automatically consider the events of decrease in reliability of railway infrastructure facilities; however, such a linkage is quite possible. The proposed architecture of a promising train traffic control system can be based on railway automation and remote-control (telemechanics) systems, which have a safe information interface with the means of continuous monitoring of railway infrastructure facilities.The objective of the article is to present theoretical principles of managing reliability and safety of the transportation process using «new generation» automation systems, closely integrated with technical monitoring tools. A demonstrated simplified structure of the train traffic control system has an information interface with the means of continuous monitoring of railway infrastructure facilities. The developed reliability models of the train traffic control system consider the state of railway infrastructure facilities. It is shown that it is necessary to consider the safe state of the infrastructure system in the train traffic control system. Possibilities of managing the risks of reduced reliability and safety of the transportation process are shown using stationary monitoring tools for railway infrastructure facilities. The improvement of monitoring technology and the effective use of stationary monitoring systems makes it practically possible to implement the function of managing reliability and safety of the transportation process and the entire railway complex.

железные дорогиуправление перевозочным процессомбезопасность движения поездовсистемы железнодорожной автоматики и телемеханикисистемы мониторинга инженерных конструкций и сооружениймодель надёжности системы управления движением поездовуправление надёжностью и безопасностью перевозочного процессаrailwaysmanagement of the transportation processtrain traffic safetyrailway automation and remote control systemsmonitoring systems for engineering structures and facilitiestrain traffic control system reliability modeltransportation process reliability and safety managementReferencesTheeg, G., Vlasenko, S. Railway Signalling & Interlocking. 3rd ed., Germany, Leverkusen PMC Media House GmbH, 2020, 552 p. ISBN 978-3-96245-169-1.Theeg, G., Vlasenko, S. Railway Signalling & Interlocking: 3 ed. Germany, Leverkusen PMC Media House GmbH, 2020, 552 p. ISBN 978-3-96245-169-1.Руководящий Технический Материал. 32 ЦШ 1115842.01-94 Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы и принципы обеспечения безопасности микроэлектронных СЖАТ // Разр. Вл. В. Сапожников, В. В. Сапожников, Д. В. Гавзов, В. И. Талалаев, О. А. Наседкин, М. В. Илюхин, Д. М. Котельников. – СПб., 1994. – 120 с. [Электронный ресурс]: http://static.scbist.com/scb/uploaded/27232_1504002436.pdf. Доступ 01.02.2023.Guiding Technical Material. 32 TsSh 1115842.01–94 Safety of railway automation and telemechanics. Methods and principles for ensuring safety of microelectronic compressive equipment. Guiding technical material. Developed by Vl. V. Sapozhnikov, V. V. Sapozhnikov, D.V. Gavzov, V.I. Talalaev, O. A. Nasedkin, M. V. Ilyukhin, D. M. Kotelnikov. St.Petersburg, 1994, 120 p. [Electronic resource]: http://static.scbist.com/scb/uploaded/27232_1504002436.pdf. Last accessed 01.02.2023.Ефанов Д. В., Хорошев В. В., Осадчий Г. В. Концептуальные основы синтеза безопасных систем управления движением поездов // Мир транспорта. – 2022. – Т.20. – № 3 (100). – С.50–57. DOI: 10.30932/1992-3252-2022-20-3-6.Efanov, D. V., Khoroshev, V. V., Osadchy, G.V. Conceptual Foundations of the Synthesis of Safe Train Traffic Control Systems. World of Transport and Transportation, 2022, Vol. 20, Iss. 3 (100), pp. 50–57. DOI: 10.30932/1992-3252-2022-20-3-6.Ефанов Д. В., Осадчий Г. В., Седых Д. В., Барч Д. В. Организация непрерывного мониторинга углов наклона опор железнодорожной контактной сети // Транспорт Урала. – 2017.– № 2.– С.37–41. DOI: 10.20291/1815-9400-2017-2-37-41.Efanov, D. V., Osadchy, G. V., Sedykh, D.V., Barch, D. V. Organization of Health Monitoring of Railway Catenary Pillars Slope Angles. Transport Urala, 2017, Iss. 2, pp. 37–41. DOI: 10.20291/1815-9400-2017-2-37-41.Swiss Transportation Safety Investigation Board STSB, Annual Report 2018, 67 p. [Электронный ресурс]: https://www.sust.admin.ch/inhalte/pdf/Jahresberichte_u._Statistiken/SUST_JB_2018_EN.pdf. Доступ 01.02.2023.Swiss Transportation Safety Investigation Board STSB, Annual Report 2018, 67 p. [Electronic resource]: https://www.sust.admin.ch/inhalte/pdf/Jahresberichte_u._Statistiken/SUST_JB_2018_EN.pdf. Last accessed 01.02.2023.Ефанов Д. В., Осадчий Г. В., Аганов И. А. Барьерная функция систем мониторинга в увязке с системами управления движением поездов // Транспорт Российской Федерации. – 2021. – № 3. – С.51–56. [Электронный ресурс]: https://ntc-ksm.ru/barernaya-funkcziya-sistem-monitoringa-v-uvyazke-s-sistemami-upravleniya-dvizheniem-poezdov‑15–06–2021/. Доступ 01.02.2023.Efanov, D. V., Osadchy, G. V., Aganov, I. A. Barrier function of monitoring systems in conjunction with train traffic control systems [Barernaya funktsiya system monitoring v uvyazke s sitemami upravleniya dvizheniem poezdov]. Transport Rossiiskoi Federatsii, 2021, Iss. 3, pp. 51–56. [Electronic resource]: https://ntc-ksm.ru/barernaya-funkcziya-sistem-monitoringa-v-uvyazke-s-sistemami-upravleniya-dvizheniem-poezdov‑15–06–2021/. Last accessed 01.02.2023.Ефанов Д. В., Богданов Н. А. Мониторинг параметров рельсовых цепей тональной частоты // Транспорт Урала. – 2013.– № 1.– С.36–42. [Электронный ресурс]: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18951854. Доступ 25.01.2023.Efanov, D. V., Bogdanov, N. A. Monitoring of audio frequency track circuit parameters. Transport Urala, 2013, Iss. 1, pp. 36–42. [Electronic resource]: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18951854. Last accessed 25.01.2023.Heidmann, L. Smarter Weichenantrieb: Wegbereiter für Predictive Maintenance [Smart Point Machines: Paving the Way for Predictive Maintenance]. Signal + Draht, 2018, Iss. 9, pp. 70–75. [Электронный ресурс]: https://eurailpress-archiv.de/SingleView.aspx?show=325894 [платный доступ].Heidmann, L. Smarter Weichenantrieb: Wegbereiter für Predictive Maintenance [Smart Point Machines: Paving the Way for Predictive Maintenance]. Signal + Draht, 2018, Iss. 9, pp. 70–75. [Electronic resource]: https://eurailpress-archiv.de/SingleView.aspx?show=325895&lng=en [limited access].Ефанов Д. В. Функциональный контроль и мониторинг устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: Монография.– СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2016.– 171 с. ISBN 978-5-7641-0933-6.Efanov, D. V. Functional control and monitoring of railway automation and remote control devices: Monograph [Funktsionalniy control i monitoring ustroistv zheleznodorozhnoi avtomatiki i telemekhaniki: Monografiya]. St. Petersburg, FSBEI HE PGUPS, 2016, 171 p. ISBN 978-5-7641-0933-6.Efanov, D., Osadtchy, G., Sedykh, D. Development of Rail Roads Health Monitoring Technology Regarding Stressing of Contact-Wire Catenary System. Proceedings of 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), Chelyabinsk, Russia, 19–20 May, 2016, pp. 1–5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2016.7911431.Efanov, D., Osadtchy, G., Sedykh, D. Development of Rail Roads Health Monitoring Technology Regarding Stressing of Contact-Wire Catenary System. Proceedings of 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), Chelyabinsk, Russia, 19–20 May, 2016, pp. 1–5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2016.7911431.Efanov, D., Osadchy, G., Sedykh, D., Pristensky, D., Barch, D. Monitoring System of Vibration Impacts on the Structure of Overhead Catenary of High-Speed Railway Lines. Proceedings of 14th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2016), Yerevan, Armenia, October 14–17, 2016, pp. 201–208, DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807691.Efanov, D., Osadchy, G., Sedykh, D., Pristensky, D., Barch, D. Monitoring System of Vibration Impacts on the Structure of Overhead Catenary of High-Speed Railway Lines. Proceedings of 14th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2016), Yerevan, Armenia, October 14–17, 2016, pp. 201–208, DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807691.Diaferio, M., Fraddosio, A., Piccioni, M. D., Castellano, A., Mangialardi, L., Soria, L. Some Issues in the Structural Health Monitoring of a Railway Viaduct by Ground Based Radar Interferometry. 2017 IEEE Workshop on Environmental Energy and Structural Monitoring Systems (EESMS), 24–25 July 2017, Milan, Italy, pp. 1–6. DOI: 10.1109/EESMS.2017.8052699.Diaferio, M., Fraddosio, A., Piccioni, M. D., Castellano, A., Mangialardi, L., Soria, L. Some Issues in the Structural Health Monitoring of a Railway Viaduct by Ground Based Radar Interferometry. 2017 IEEE Workshop on Environmental Energy and Structural Monitoring Systems (EESMS), 24–25 July 2017, Milan, Italy, pp. 1–6. DOI: 10.1109/EESMS.2017.8052699.Dhage, M. R., Vemuru, S. Structural Health Monitoring of Railway Tracks Using WSN. International Conference on Computing, Communication, Control and Automation (ICCUBEA), 17–18 August 2017, Pune, India, pp. 1–5. DOI: 10.1109/ICCUBEA.2017.8463976.Dhage, M. R., Vemuru, S. Structural Health Monitoring of Railway Tracks Using WSN. International Conference on Computing, Communication, Control and Automation (ICCUBEA), 17–18 August 2017, Pune, India, pp. 1–5. DOI: 10.1109/ICCUBEA.2017.8463976.Wang, H., Núñez, A., Liu, Z., Chen, J., Dollevoet, R. Intelligent Condition Monitoring of Railway Catenary Systems: A Bayesian Network Approach. Chapter in: Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks, Vol 2. Proceedings of the 25th International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks (IAVSD 2017), 14–18 August 2017, Rockhampton, Queensland, Australia. Ed. by M. Spiryagin, T. Gordon, C. Cole, T. McSweeney, pp. 1–6. [Электронный ресурс]: https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781351057189–24/intelligent-condition-monitoring-railway-catenary-systems-bayesian-network-approach-hongrui-wang-alfredo-n%C3 %BA%C3 %B1ez-rolf-dollevoet-zhigang-Wang, H., Núñez, A., Liu, Z., Chen, J., Dollevoet, R. Intelligent Condition Monitoring of Railway Catenary Systems: A Bayesian Network Approach. The 25th International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks (IAVSD 2017), 14–18 August 2017, Rockhampton, Australia, pp. 1–6. [Electronic resource]: https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781351057189–24/intelligent-condition-monitoring-railway-catenary-systems-bayesian-network-approach-hongrui-wang-alfredo-n%C3 %BA%C3 %B1ez-rolf-dollevoet-zhigang-liujunwen-chen [платный доступ].liu-junwenchen [limited access].Efanov D., Lykov A., Osadchy G. Testing of Relay-Contact Circuits of Railway Signalling and Interlocking. Proceedings of 15th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2017), Novi Sad, Serbia, September 29–October 2, 2017, pp. 242–248. DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110095.Efanov D., Lykov A., Osadchy G. Testing of Relay-Contact Circuits of Railway Signalling and Interlocking. Proceedings of 15th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2017), Novi Sad, Serbia, September 29–October 2, 2017, pp. 242–248. DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110095.Wernet, M., Brunokowski, M., Witt, P., Meiwald, T. Digitale Werkzeuge zur Zustandsbestimmung und Diagnose von Relaisstellwerken [Digital Tools for Relay Interlocking Diagnostics and Condition Assessment]. Signal + Draht, 2019, Iss. 11, pp. 39–45. [Электронный ресурс]: https://eurailpress-archiv.de/SingleView.aspx?show=1136152&lng=en [платный доступ].Wernet, M., Brunokowski, M., Witt, P., Meiwald, T. Digitale Werkzeuge zur Zustandsbestimmung und Diagnose von Relaisstellwerken [Digital Tools for Relay Interlocking Diagnostics and Condition Assessment]. Signal + Draht, 2019, Iss. 11, pp. 39–45. [Electronic resource]: https://eurailpress-archiv.de/SingleView.aspx?show=1136152&lng=en [limited access].Huang Lujiang. The Past, Present and Future of Railway Interlocking System. IEEE 5th International Conference on Intelligent Transportation Engineering (ICITE), 11–13 September 2020. DOI: 10.1109/ICITE50838.2020.9231438.Huang Lujiang. The Past, Present and Future of Railway Interlocking System. IEEE 5th International Conference on Intelligent Transportation Engineering (ICITE), 11–13 September 2020. DOI: 10.1109/ICITE50838.2020.9231438.Bădău, F. Railway Interlockings – A Review of the Current State of Railway Safety Technology in Europe. Promet-Traffic & Transportation, 2022, Vol. 34, Iss. 3, pp. 443–454. DOI: 10.7307/ptt.v34i3.3992.Bădău, F. Railway Interlockings – A Review of the Current State of Railway Safety Technology in Europe. Promet-Traffic & Transportation, 2022, Vol. 34, Iss. 3, pp. 443–454. DOI: 10.7307/ptt.v34i3.3992.Сапожников Вл. В. Синтез систем управления движением поездов на железнодорожных станциях с исключением опасных отказов. – М.: Наука, 2021.– 229 с. ISBN 978-5-02-040877-7.Sapozhnikov, Vl.V. Synthesis of train traffic control systems at railway stations with the exception of dangerous failures [Sintez sistem upravleniya dvizheniem poezdov na zheleznodorozhnykh stantsiyakh s isklyucheniem opasnykh otkazov]. Moscow, Nauka publ., 2021, 229 p. ISBN 978-5-02-040877-7.Лисенков В. М. Статистическая теория безопасности движения поездов: Учебник для студентов вузов ж.д. трансп.– М.: ВИНИТИ РАН, 1999.– 331 с. ISBN 5-900242-29-3.Lisenkov, V. M. Statistical theory of train traffic safety: Textbook for students of railway transport universities [Statisticheskaya teoriya bezopasnosti dvizheniya poezdov: Uchebnik dlya studentov vuzov zh.d. transporta]. Moscow, VINITI RAS publ., 1999, 331 p. ISBN 5-900242-29-3.Бестемьянов П. Ф. Методы обеспечения безопасности аппаратных средств микропроцессорных систем управления движением поездов // Электротехника. – 2020.– № 9.– С.2–8. [Электронный ресурс]: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44000551 [платный доступ].Bestemyanov, P. F. Methods for ensuring safety of hardware for microprocessor-based train traffic control systems [Metody obespecheniya bezopasnosti apparatnykh sredstv mikroprotsessornykh sistem upravleniya dvizheniem poezdov]. Elektrotekhnika, 2020, Iss. 9, pp. 2–8. [Electronic resource]: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44000551 [limited access].Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д.В. Основы теории надёжности и технической диагностики. – СПб: Издательство «Лань», 2019.– 588 с. ISBN 978-5-8114-3453-4.Sapozhnikov, V. V., Sapozhnikov, Vl. V., Efanov, D.V. Fundamentals of the theory of reliability and technical diagnostics [Osnovy teorii nadezhnosti i tekhnicheskoi diagnostiki]. St. Petersburg, Lan publ., 2019, 588 p. ISBN 978-5-8114-3453-4.Шаманов В.И. Обобщённая математическая модель процесса эксплуатации систем автоматики и телемеханики // Автоматика на транспорте.– 2016.– Т.2.– № 2.– С.163–179. [Электронный ресурс]: https://cyberleninka.ru/article/n/obobschennaya-matematicheskaya-model-protsessaekspluatatsii-sistem-avtomatiki-i-telemehaniki/. Доступ 01.02.2023.Shamanov, V. I. Generalised mathematical model of the process of operation of automation and telemechanics systems [Obobshchennaya model protsessa ekspluatatsii sistem avtomatiki i telemekhaniki]. Avtomatika na transporte, 2016, Vol. 2, Iss. 2, pp. 163–179. [Electronic resource]: https://cyberleninka.ru/article/n/obobschennaya-matematicheskaya-model-protsessa-ekspluatatsii-sistemavtomatiki-i-telemehaniki/. Last accessed 01.02.2023.Шаманов В. И. Математические модели надёжности систем железнодорожной автоматики и телемеханики // Автоматика на транспорте. – 2017. – Т.3. – № 1.– С.7–19. [Электронный ресурс]: https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskie-modeli-nadezhnosti-sistem-zheleznodorozhnoy-avtomatiki-i-telemehaniki/. Доступ 01.02.2023.Shamanov, V. I. Mathematical Models of reliability of railway automation and telemechanics systems [Matematicheskie model i nadezhnosti system zheleznodorozhnoi avtomatiki i telemekhaniki]. Avtomatika na transporte, 2017, Vol. 3, Iss. 1, pp. 7–19. [Electronic resource]: https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskie-modeli-nadezhnosti-sistem-zheleznodorozhnoy-avtomatikii-telemehaniki/. Last accessed 01.02.2023.Markov Chain Calculator. [Электронный ресурс]: https://www.statskingdom.com/markov-chain-calculator.html/. Доступ 01.02.2023.Markov Chain Calculator. [Electronic resource]: https://www.statskingdom.com/markov-chain-calculator.html/. Last accessed 01.02.2023.Кокурин И. М., Ефанов Д. В. Технологические основы инновационной системы автоматического управления движением поездов // Автоматика, связь, информатика. – 2019. – № 5. – С.19–23. DOI: 10.34649/AT.2019.5.5.003.Kokurin, I. M., Efanov, D. V. Technological foundations of innovatory trains control automatic system. Avtomatika, svyaz, informatika, 2019, Iss. 5, pp. 19–23. DOI: 10.34649/AT.2019.5.5.003.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.