Оцінка технічного стану залізничної колії на ділянці Стрийської дистанції з точки зору безпеки та сумісності з вимогами ЄС

Abstract

Магістерська робота присвячена комплексному дослідженню технічного стану та експлуатаційних характеристик залізничної колії на дільницях Стрийської дистанції колії (ПЧ-5) Львівської залізниці. Актуальність теми зумовлена необхідністю впровадження сучасних європейських підходів до оцінювання, прогнозування та управління технічним станом інфраструктури у процесі інтеграції залізничної системи України до транспортної мережі TEN-T та узгодження з вимогами Технічних специфікацій інтероперабельності (TSI INF). Метою роботи є оцінювання технічного стану та рівня функціональної безпеки залізничної колії на прикладі дільниць Стрийської дистанції колії та розроблення практичних рекомендацій щодо підвищення надійності та безпеки руху поїздів. Для досягнення мети виконано такі завдання: - узагальнено нормативно-правові вимоги ЄС та України щодо оцінки технічного стану та безпеки інфраструктури; - проаналізовано організаційну структуру, об’єкти та особливості експлуатації Стрийської дистанції колії; - здійснено практичну адаптацію методики визначення індексу якості колії Qn згідно з EN 13848-5 і розроблено алгоритм комплексної оцінки технічного стану дільниць Стрийської дистанції колії; - проведено практичні вимірювання, аналіз дефектності та розрахунок ступенів відхилень; - виконано оцінку ризиків і функціональної безпеки колії за методикою CSM RA (EU 402/2013); - побудовано прогноз змін технічного стану та запропоновано заходи щодо покращення стану колії в коротко-, середньо- і довгостроковій перспективі; - розроблено рекомендації щодо підготовки дистанції до авторизації безпеки інфраструктури відповідно до Директиви (ЄС) 2016/798. У роботі використано сучасні методи технічної діагностики та аналітичного моделювання: - статистичний аналіз даних колієвимірювальних вагонів; - розрахунок індексів якості колії Qn за EN 13848; - побудова матриці ризику (P–S) за критеріями CSM RA; - прогнозування деградації колії за трендовими моделями; - методи порівняльного аналізу технічного стану для визначення оптимальних строків ремонту. Встановлено, що усереднене значення індексу якості колії Qn на досліджених дільницях коливається в межах 1,1–2,6 мм, що відповідає II–IV класам якості за EN 13848. Частка критичних відхилень (ступенів IV–V) становить 3–15 %, а темп деградації геометричних параметрів — k = 0,20–0,40 мм/рік залежно від умов експлуатації. Розраховано, що граничний стан (Qn = 3,0 мм) буде досягнуто приблизно через 2–3 роки на дільницях Стрий – Сколе – Лавочне та Стрий – Дрогобич, тоді як дільниця Стрий – Моршин має стабільний технічний стан із прогнозованим терміном служби понад 7–8 років. На основі результатів оцінки створено журнал небезпек (Hazard Log), побудовано матрицю ризику та сформовано CAPA-план заходів з мінімізації ризиків. На основі положень EN 13848-5, CSM RA та EN 50126 у роботі запропоновано інтегровану методику оцінювання технічного стану та функціональної безпеки колії, яка поєднує показники геометрії (Qn), класифікацію дефектів, аналіз ризиків та прогнозування деградації для прийняття управлінських рішень. Уперше для рівня Стрийської дистанції колії запропоновано структуру Safety File для підготовки до авторизації безпеки інфраструктури за вимогами ERA. Отримані результати можуть бути використані: - у системі технічного моніторингу дистанцій колії АТ «Укрзалізниця»; - при формуванні планів середнього та капітального ремонту; - для розроблення Реєстру небезпек та ризиків у межах впровадження системи SMS; - як методичне підґрунтя для підготовки до сертифікації інфраструктури за TSI INF.

The master’s thesis is devoted to a comprehensive study of the technical condition and operational characteristics of the railway track on the sections of the Stryi Track Distance (PCh-5) of the Lviv Railway. The relevance of the study is determined by the need to implement modern European approaches to the assessment, forecasting, and management of railway infrastructure condition within the process of Ukraine’s integration into the TEN-T transport network and its alignment with the Technical Specifications for Interoperability (TSI INF). The aim of the thesis is to evaluate the technical condition and functional safety level of the railway track on selected sections of the Stryi Track Distance and to develop practical recommendations for improving the reliability and safety of train operations. To achieve this aim, the following tasks were completed: – summarized the EU and Ukrainian regulatory requirements regarding infrastructure condition assessment and safety; – analyzed the organizational structure, infrastructure assets, and operational conditions of the Stryi Track Distance; – carried out a practical adaptation of the methodology for determining the track quality index Qn in accordance with EN 13848-5 and developed an algorithm for comprehensive assessment of the technical condition of the Stryi sections; – conducted field measurements, defect analysis, and calculation of deviation severity levels; – performed risk and functional safety assessment of the track using the CSM RA methodology (EU Regulation 402/2013); – developed a forecast of infrastructure degradation and proposed measures for short-, medium- and long-term improvement; – formulated recommendations for preparing the track distance for infrastructure safety authorisation in accordance with Directive (EU) 2016/798. Modern methods of technical diagnostics and analytical modelling were applied, including statistical analysis of track recording car data, calculation of Qn indices according to EN 13848, construction of a risk matrix (P–S) based on CSM RA criteria, trend-based degradation forecasting, and comparative assessment for determining optimal maintenance intervals. Established results show that the average track quality index Qn on the analysed sections ranges from 1.1 to 2.6 mm, corresponding to II–IV quality classes according to EN 13848. The proportion of critical deviations (grades IV–V) is 3 15%, while the degradation rate of geometric parameters is k = 0.20–0.40 mm/year, depending on operating conditions. It is estimated that the threshold state (Qn = 3.0 mm) will be reached within approximately 2–3 years on the Stryi – Skole – Lavochne and Stryi – Drohobych sections, whereas the Stryi – Morshyn section demonstrates a stable condition with a projected service life of over 7–8 yearBased on the obtained results, a Hazard Log was compiled, a risk matrix was constructed, and a CAPA-plan of corrective and preventive measures was developed to mitigate operational risks. Using the provisions of EN 13848-5, CSM RA, and EN 50126, the thesis proposes an integrated methodology for evaluating the technical condition and functional safety of railway track, combining geometry-based indicators (Qn), defect classification, risk analysis, and degradation forecasting to support managerial decision-making. For the first time at the level of the Stryi Track Distance, a Safety File structure is proposed to support preparation for infrastructure safety authorisation in accordance with ERA requirements. The obtained results may be used: – within the technical monitoring system of track distances of JSC “Ukrzaliznytsia”; – for developing medium- and major-repair planning; – for establishing a Hazard and Risk Register within the implementation of the Safety Management System (SMS); – as methodological support for preparing infrastructure for certification according to TSI INF.