Дослідження можливостей впровадження сучасних систем та комплексів для діагностики, моніторингу та оцінки безпеки за технічним станом спеціального рухомого складу АТ "Укрзалізниця"

Abstract

Сучасний стан залізничного транспорту України визначається зростанням інтенсивності руху, старінням парку спеціальних вагонів та підвищенням вимог до безпеки експлуатації. Спеціальний рухомий склад – хопер-дозатори, думпкари та інші вагони – працює у важких режимах змінних і ударних навантажень, що прискорює розвиток дефектів та зменшує залишковий ресурс конструкцій. Традиційні регламентні підходи до технічного обслуговування та ремонтів дедалі частіше не забезпечують своєчасного виявлення прихованих дефектів, які розвиваються поступово та часто не виявляються. У роботі проаналізовано сучасні тенденції впровадження автоматизованих систем діагностики та моніторингу технічного стану рухомого складу, що застосовуються на провідних залізницях світу. Розглянуто можливості стаціонарних комплексів, бортових сенсорних платформ для реєстрації прискорень, температур, вібрацій та ударних навантажень, а також портативних засобів вимірювання геометричних параметрів коліс. Показано, що раннє виявлення дефектів колісних пар, буксових підшипників і несучих конструкцій є ключовим фактором попередження виникнення залізнично-транспортних пригод. Окрему увагу приділено аналізу нормативної бази України та вимог TSI, UTP і стандартів EN, що встановлюють критерії до систем контролю технічного стану рухомого складу. Європейська практика ґрунтується на ризик-орієнтованому підході, цифровій фіксації параметрів та інтеграції даних моніторингу в систему управління безпекою (SMS), що визначає актуальність гармонізації українських методик із вимогами ЄС. У роботі також досліджено фактичний технічний стан спеціального рухомого складу АТ «Укрзалізниця» та встановлено, що більшість таких вагонів експлуатуються за межами призначеного ресурсу, що потребує поглибленої діагностики, оцінки напружено-деформованого стану та визначення залишкового ресурсу. Проаналізовано теплові моделі поведінки буксових підшипників, що дозволило обґрунтувати оптимальні інтервали між стаціонарними пунктами контролю та підтвердити ефективність комбінованої системи, у якій стаціонарні комплекси доповнюються бортовими сенсорами. Запропоновані рішення спрямовані на формування інтегрованої системи моніторингу спеціального рухомого складу, що забезпечує прогнозування відмов, оцінку ресурсу та підтримку прийняття рішень у системі технічного обслуговування за станом. Реалізація таких підходів сприятиме підвищенню безпеки руху, оптимізації ремонтних процесів та гармонізації роботи української залізничної галузі з європейськими стандартами.The current state of railway transport in Ukraine is characterized by increasing traffic intensity, the ageing of the special-purpose wagon fleet, and heightened safety requirements. Special rolling stock – such as hopper-dispensers, dumpcars and other service wagons – operates under severe variable and impact loading conditions, which accelerate defect development and reduce the residual life of structural components. Traditional scheduled maintenance and repair practices increasingly fail to ensure timely detection of latent defects that evolve gradually and often remain unnoticed during manual inspections. This study analyses modern trends in the implementation of automated diagnostic and condition-monitoring systems used by leading railways worldwide. The capabilities of wayside diagnostic complexes, onboard sensor platforms for recording accelerations, temperatures, vibrations and impact loads, as well as portable tools for geometric measurements of wheelsets, are examined. The findings highlight that early detection of wheelset defects, axle-box bearings anomalies and structural damage is a key factor in preventing railway incidents and derailments. Particular attention is given to the regulatory framework of Ukraine and the requirements of TSI, UTP and EN standards, which define criteria for rolling-stock condition monitoring systems. European practice relies on a risk-oriented approach, digital parameter registration, and integration of monitoring data into the Safety Management System (SMS), emphasizing the need to harmonize Ukrainian methodologies with EU requirements. The study also assesses the actual technical condition of the special-purpose rolling stock operated by JSC “Ukrzaliznytsia”, revealing that most units operate beyond their designated service life and require in-depth diagnostics, stress-strain analysis and residual life assessment. Thermal behaviour models of axle-box bearings were evaluated to justify optimal spacing of wayside diagnostic posts and confirm the effectiveness of a combined system that integrates fixed and onboard monitoring solutions. The proposed measures aim to establish an integrated monitoring system for special-purpose rolling stock, enabling failure prediction, resource assessment and informed decision-making within a condition-based maintenance (CBM) framework. Implementation of these approaches will enhance operational safety, optimize maintenance processes, and support harmonization of the Ukrainian railway sector with European standards.