Особенность удлинения гарантийных участков на железнодорожном транспорте

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшими направлениями в реализации стратегии развития ОАО «РЖД» являются ускорение оборота грузовых вагонов, увеличение статической нагрузки и массы поездов, повышение уровня готовности подвижного состава к перевозкам. Для достижения этих целей необходимо повышать качество ремонта, улучшать технологию эксплуатационной работы.

Совершенствование конструкции вагонного парка, усиление технической базы подготовки вагонов к перевозкам и переход на новые формы технического обслуживания составов поездов на сортировочных станциях, а также внедрение современных средств технической диагностики позволяет увеличить протяженность гарантийных участков безотказного проследования грузовых поездов без технического обслуживания до 1100 км.

Основной задачей ПТО является выявление и устранение технических неисправностей вагонов в транзитных поездах и поездах своего формирования с обеспечением графика движения поездов и безопасного их проследования без остановки для технического обслуживания вагонов на гарантийных участках.

Размещение ПТО на дороге должно обеспечивать на ряду с работоспособностью вагонов, сохранностью перевозимых грузов и безопасностью движения минимальные трудовые и денежные затраты, безостановочные гарантийные пробеги с минимальным числом стоянок поездов и исключать их многократную повторную обработку.

Целью удлинения гарантийных участков с ответственностью ПТО является повышение пропускной и провозной способности с безусловным обеспечением безопасности движения. Для этого в работе необходимо выполнять исследования надежности технических средств за счет построения математических моделей развития отказов и их многофакторного анализа.

1. ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ НА СЕТИ ДОРОГ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ОБЪЕДИНЕНИЯ ГАРАНТИЙНЫХ УЧАСТКОВ

1.1 Анализ эксплуатации грузовых вагонов в условиях удлинения гарантийных участков технического обслуживания

Для повышения пропускной и провозной способности станций и участков специалистами Департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД» проводится планомерная работа по увеличению протяженности гарантийных участков безопасного проследования грузовых поездов. Целью удлинения гарантийных участков с ответственностью ПТО является повышение пропускной и провозной способности с безусловным обеспечением безопасности движения, что наиболее актуально для Забайкальской ж.д., относящейся к категории транзитной.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1 - Динамика удлинения гарантийных плеч

В 2012 году предлагаются удлинение следующих гарантийных участков ответственности ПТО Карымская:

Ввод гарантийного участка проследования поездов на направлении Карымская-Белогорск (1577 км. ) с исключением бокового осмотра поездов на ПТО Могоча, удлинение на 965 км.

Ввод междорожного гарантийного участка проследования контейнерных поездов Карымская - Находка (Владивосток) протяженностью 3144 км. с исключением бокового осмотра поездов на ПТО Могоча, ПТО Белогорск.

Ввод гарантийного участка проследования поездов на направлении Карымская-Иркутск (1100 км.) с исключением бокового осмотра поездов на ПТО Улан-Удэ, удлинение на 464 км.

Выполняемая оценка надежности основных узлов вагонов на рассматриваемых участках позволяет сделать вывод о возможной протяженности гарантийных участков.

Удлинение гарантийных плеч стало также возможным благодаря проводимой планомерной работе по обеспечению безопасности движения поездов, повышению надежности грузовых вагонов и развитию средств диагностического контроля. Для обеспечения безопасности проследования на участках в последние годы уделяется большое внимание развитию средств контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда. Полностью заменена морально устаревшая аппаратура ПОНАБ-3, ДИСК-Б. Разработана и внедряется аппаратура нового поколения КТСМ-02. ориентация приемника инфракрасного излучения напольных камер КТСМ-02 направлена на нижнюю часть корпуса буксы. Это позволяет более эффективно выявлять неисправности буксового узла. Проводится планомерная замена (модернизация) приборов КТСМ на КТСМ-02 (рис. 1.2).

В 2006 году завершены работы по оборудованию приборов КТСМ системой централизации АСК ПС. В условиях работы АСК ПС автоматизируются функции слежения за динамикой нагрева букс на участке движения. Это позволяет существенно повысить эффективность использования средств контроля. Это особенно важно в условиях удлинения гарантийных участков.

Рисунок 1.2 - Динамика изменения средств контроля на сети дорог России по годам

Рисунок 1.3 - Среднее расстояние между линейными пунктами контроля на основных и грузонапряженных участках

Недостатком систем, действующих по принципу восприятия тепловых величин, является то, что они выявляют неисправности буксовых узлов слишком поздно. Дефекты в своем развитии уже достигают опасной стадии, так что нередки случаи разрушения подшипников спустя небольшое время после прохода поездом сработавшего прибора - другими словами, до остановки поезда для осмотра.

Преодолеть указанные недостатки должна помочь система акустического контроля, разрабатываемая ОАО «НИИАС» совместно с ОАО «ГРЦ имени Макеева». В ней используются акустические методы точной диагностики подшипников. Система подавляет фоновые шумы, обнаруживает дефекты на самых ранних этапах, задолго до возникновения риска отказа и начала перегрева подшипника.

Для измерения геометрических параметров колесных пар вагонов, расстояния между внутренними гранями ободьев колес на подходах к станции, регистрации неисправностей колесных пар и оперативной передачи

полученной информации на ближайших ПТО на сети дорог внедряются комплексы технических измерений. На всех комплексах введен параметр тревожной сигнализации, требующий отцепки грузового вагона.

С 2002 года начато внедрение диагностических комплексов для измерения геометрических параметров колесных грузовых вагонов. В настоящее время проведены приемочные испытания подсистем выявления дефектов на поверхности катания и сдвига буксового узла. На Западно-Сибирской дороге в период с 01.02.2009 г. по 01.03.2009 г. установлен порядок обязательной отцепки грузовых вагонов с толщиной гребня 23 мм и менее, зарегистрированных диагностическими комплексами КТИ (рис. 1.4).

Рисунок 1.4 - Динамика изменения количества диагностических комплексов для измерения геометрических параметров колесных пар КТИ по годам

Повышение эффективности внедрения систем диагностики будет достигнуто за счет следующих мер:

- создание комплексных центров контроля с объединением информации от различных методов диагностики подвижного состава;

- внедрение комплекса обработки информации от контрольных точек на всем протяжении маршрута следования;

- увеличение надежности технических средств и программного обеспечения за счет многократной обработки информации и математических моделей развития отказов.

Оснащение сети дорог диагностическими комплексами планируется производить в рамках удлинения гарантийных плеч. Такие комплексы будут установлены перед станциями с ПТО в начале и конце гарантийного участка проследования поездов.

Кроме введения критериев тревожных показаний, требующих отцепки грузового вагона, также будут введены критерии прогнозирования развития дефекта. Это позволит сократить количество необоснованных остановок в пути следования, снизить время на обслуживание и ремонт технических средств.

1.2 Существующие методы расчёта объединения гарантийных участков

При выполнении перевозок вагоны должны надежно работать в заданном режиме эксплуатации в течение установленного времени. Для этого перед погрузкой вагон должен быть осмотрен, отремонтирован и подготовлен к перевозкам соответствующего груза. При осмотре проверяется техническое состояние всех узлов вагонов и особенно кузовов. При обслуживании вагонов на сортировочных и участковых станциях особое внимание уделяется состоянию ходовых частей, букс и автотормозов, а ремонт кузовов, как правило, не производиться, если их состояние не угрожает безопасности движения и сохранности перевозимых грузов.

Необходимо стремиться, чтобы остановочные пункты для технических нужд движения, локомотивного и вагонного хозяйств совпадали и при этом безостановочные пробеги поездов достигали оптимальной величины, определяемее из условия эксплуатационной надёжности подвижного состава и нормальной продолжительности работы локомотивных бригад. Однако при увеличении безостановочных пробегов поездов и сохранении сложившейся организации работы пунктов осмотра поток отказов возрастает, увеличивается вероятность появления необратимых отказов.

Зная вероятность безотказного следования поездов на заданном участке при существующей организации ПТО и требуемый уровень безотказности, можно, пользуясь формулами определить допустимую длину участка безостановочного движения поездов, количественно оценить, насколько необходимо повысить интенсивность выявления и устранения неисправностей вагонов в поездах и каков должен быть контингент работников на любом ПТО.

В настоящее время существует два основных способа оценки возможности объединения смежных гарантийных участков.

Первый способ расчета основан на том, что удлинение участков безостановочного движения поездов не может быть осуществлено с нарушением требований безопасности движения, поэтому принимаемый уровень безотказности поcле объединения участков должен быть не ниже величины вероятности безотказной работы , реализуемой до их объединения. Этот показатель в некоторых случаях может рассматриваться как критерий удовлетворительной работоспособности вагонов после удлинения участков безостановочного движения поездов. При этом недостатком данного способа оценки обеспечения безостановочного движения является то, что расчет основан на данных нарушения безопасности движения по вине работников вагонного хозяйства, за предыдущий год работы, что не является объективной оценкой состояния безопасности движения на объединяемых участках движения.

Таблица 1.1 - Расчет объединения смежных гарантийных участков на основе определения показателей безотказного следования поездов

В втором способе оценки обеспечения безопасности движения при объединении гарантийных участков используются уже известные параметры надежности вагонов и зависимость прироста частоты отказов вагонов от величины прироста скорости движения поездов. Данный способ рекомендуется применять для приближенных расчетов на грузонапряженных направления сети дорог при необходимости объединения двух смежных участков. Суть способа заключается в следующем: вначале подсчитывается значение параметра потока отказов условного (усредненного) вагона в зависимости от структуры парка, обращающегося на данном направлении, длины состава, средней участковой скорости движения поездов, вероятности восстановления работоспособности вагонов на ПТО. Затем по значению параметра потока отказов находят вероятность безотказного проследования поездов на объединяемых участках, длина которых известна, и оценивают возможность их объединения.

Недостатком данного способа расчета оценки безостановочного движения является то, что в настоящее время нет достоверных сведений о параметре потока отказов по структуре парка грузовых вагонов. Более того, вывести единые сведения параметра потока отказов по всей структуре инвентарного парка грузовых вагонов в настоящее время представляет весьма трудоемкую операцию, так как структура парка представляет собой широкую номенклатуру вагонов и соответственно, имеет широкий размах вариации по своим техническим параметрам. При этом средневзвешенную величину структуры парка грузовых вагонов, которая будет эксплуатироваться на заданном полигоне железной дороги весьма трудно спрогнозировать, а соответственно и рассчитать достоверную вероятность обеспечения безопасности движения.

Таблица 1.2 - Расчет объединения гарантийных участков на основе использования параметров надёжности грузовых вагонов

Применением статистических данных и их точечных оценок позволяют более объективно оценить уровень обеспечения безотказности следования поездов на участках, как до объединения, так и на удлиненном участке и соответственно принять оптимальный комплекс мероприятий, который позволит обеспечить вероятность безотказного следования поездов на заданном уровне.

2. СОВРЕМЕННЫЕ НАУЧНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ОПТИМИЗАЦИИ ДЛИНЫ ГАРАНТИЙНЫХ УЧАСТКОВ

2.1 Основные положения методики нормирования безопасности движения на железнодорожном транспорте

Как известно, любое транспортное средство само по себе является источником опасности. В то же время эффективность эксплуатации железнодорожного транспорта (ЖДТ) может быть реализована лишь при достаточно высоком уровне его безопасности для человека и(или) природной среды. грузовой технический обслуживание железнодорожный

Отсюда и возникает задача, которая должна быть направлена на разработку методики расчётного обоснования и нормирования безопасности объекта.

С учётом указанного замечания, решение проблемы нормирования уровня безопасности вагона предлагается осуществлять в два этапа:

- разработать методику оптимизации количественного показателя безопасности вагона, ориентированную на указанное выше финальное событие (сход подвижного состава с рельсов);

- относительно соответствующего критерия сбалансировать значения параметров состояния ЖДТ с ранее найденным оптимальным значением показателя его безопасности.

Уделим основное внимание реализации первого этапа методики.

Определимся сначала относительно тех понятий, которые будут использованы ниже. Прежде всего - это «безопасность объекта».

Представим его вкупе с другими вспомогательными определениями в виде следующей таблицы.

Таблица 2.1 - Уточнение используемых понятий

До сих пор в нормативно технической документации ЖДТ отсутствует количественный показатель такого серьёзного источника аварийности, как грузовой вагон. В качестве общего знаменателя в деле решения этой проблемы могут послужить разработанные и согласованные со всеми заинтересованными сторонами требования к количественному показателю безопасности объекта, в данном случае - вагона. По-нашему мнению, показатель безопасности вагона должен как минимум удовлетворять следующим требованиям:

- физический смысл показателя должен быть понятным для работников ЖДТ и соответствовать понятию «БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТА»;

-показатель должен быть приспособленным к расчётному обоснованию параметров конструкции объекта, его системы технического обслуживания и ремонта (ТОР);

- показатель должен быть приспособленным к сравнительной оценке его значения с количественными показателями других объектов ЖДТ;

- методика оценки, оптимизации и нормирования показателя должна быть ориентирована на возможности существующей информационной базы отрасли;

- показатель должен служить руководством к действию, как на этапах проектирования рассматриваемого объекта, так и на этапе его эксплуатации.

- показатель должен быть удобным для анализа:

-случайного события - вхождение вагона в скрытое аварийное состояние (САС) (т.е. перехода в состояние, когда изделие находится в аварийном состоянии, но к нему относятся, как к работоспособному),

- вариантов выхода из САС,

- продолжительности нахождения в САС.

Определение вероятностей упомянутых событий может позволить выйти на эффективные методы оптимизации уровня безопасности движения.

Указанным шести требованиям удовлетворяет т.н. параметр безопасности вагона, под которым понимается максимально допустимый его пробег между глубокими диагностиками (обозначим его lБД). Под указанным типом диагностики понимается тот объём диагностических работ, который принято производить в рамках деповского (ДР) и капитального (КР) ремонтов. В пользу этого показателя безопасности выступает разработанная в МИИТе методика, позволяющая каждому его значению (или величине пробега вагона между плановыми ремонтами) поставить в соответствие значение риска крушения поезда - общепризнанный показатель безопасности объекта. Тем самым получаем «общий знаменатель» для сравнительной оценки безопасности различных объектов.

Приведём наиболее существенные положения методики оптимизации параметра безопасности lБД. Поскольку важной целью управления транспортом является повышение эффективности эксплуатации его технических средств, в данном случае вагонов, то в качестве целевой функции (ЦФ) к искомой оптимизационной задаче целесообразно использовать известную формулу коэффициента оперативной готовности рассматриваемого объекта:

где F(x) - функция распределения (ФР) наработки вагона до появления опасного повреждения;

Q(y) - ФР наработки вагона до обнаружения опасного повреждения; y1 - средняя продолжительность ДР вагона планово-предупредительного характера (ДР1);

у2 - средняя продолжительность ДР планово-аварийного характера (ДР2);

y3 - продолжительность текущего ремонта не планово-аварийного характера (TP);

z - продолжительность технологически необходимого времени использования вагона по назначению.

Располагая ЦФ (2.1), можно выписать критерий оптимизации рассматриваемого количественного показателя безопасности:

,

ЦФ довольно конкретно отражает цель управления транспортом. Однако чтобы, полностью понять возможности в ЦФ (2.1), необходимо:

- разработать схему получения таких эксплуатационных данных, которые были бы пригодны для идентификации функции распределения наработки интересующего нас объекта до появления опасного повреждения.

По нашим данным, ни одна железная дорога мира пока не располагает механизмом производства подобных данных эксплуатации. Несколько лет назад в МИИТе была разработана технология получения упомянутых эксплуатационных данных [2], базируясь на предположении существования общесетевой автоматизированной системы контроля (АСК) своевременного обнаружения опасных повреждений вагонов в эксплуатации. Для её развёртывания на сети в последние годы появились необходимые условия. Для транспортной науки внедрение на сети железных дорог предлагаемой АСК открывает не менее значимые перспективы благодаря получению ФР наработки подвижного состава до появления опасного повреждения. В этом случае возникают следующие возможности:

- получения оценки риска крушения поездов;

- расчётного обоснования и нормирования протяжённости гарантийных участков ПТО вагонов;

- оценки реального уровня надёжности конструкции вагона;

- повышения точности методов расчётного обоснования параметров системы технического обслуживания и ремонта, а также нормирования нормативного срока служба вагонов с учётом требований к обеспечению безопасной эксплуатации;

- решения ряда других задач.

- построить т.н. модель аварийности вагона как технической системы, ориентированную на вывод формулы для расчёта вероятности того, что за произвольное время t произойдёт сход подвижного состава с рельсов. Учитывая возможные последствия указанного события, будем эту формулу интерпретировать как риск крушения поезда.

- разработать методику использования полученных эксплуатационных данных для вычисления вероятностей событий, учитываемых в рамках

- указанной выше модели аварийности вагона, а значит, и обуславливающих переход рассматриваемого объекта в аварийное состояние.

- найти способ получения входящих в ЦФ (2.1) функцию распределения наработок вагона и до появления опасного повреждения F(x), и до его обнаружения Q(y).

Построение вероятностной модели схода вагона с рельсов удобнее всего осуществлять, разработав сначала древовидную (рис. 2.1) модель, где в качестве вершинного рассматривается событие Т, состоящее в том, что за время t произойдёт сход вагона с рельсов, за которым, как отмечено выше, может с большой вероятностью последовать крушение поезда.

Из описания приведённой модели аварийности вагона следует, что его искомый показатель безопасности lБД на самом деле в достаточной мере отражает уровень безопасности транспорта в целом, поскольку в данной модели заложен потенциал, позволяющий учитывать повреждения и отказы из-за брака в работе персонала основных хозяйств ЖДТ.

Благодаря переходу от древовидного представления модели аварийности вагона к адекватному двухполюсному (рис. 2.2) представляется возможным сформулировать некоторые выводы качественного характера, полезные для «надёжностной» проработки конструкции грузовых вагонов на этапе их проектирования. Так, видна огромная разница между двумя группами опасных повреждений. К первой группе относятся события (их номера от 1 до 7), появление каждого из которых чревато крушением поезда. Ко второй группе относятся события (их номера с 8 до 19), которые десятикратно зарезервированы относительно завершающего события Т.

Рисунок 2.1-Древовидная модель аварийности вагона

x1 -- разрушение колеса; х2 - обрыв и падение деталей на путь; х3 -- вкатывание гребня колеса на головку рельса; х4 -- разрушение шейки оси; х21 - разрушение боковины тележки; х22 - разрушение надрес- сорной балки; х23 -разрушение деталей ударно-тягового механизма; х24 -- разрушение деталей автотормоза; x31-- угол набегания колеса на рельс превышает допуск; х32 -- угол наклона образующей гребня колеса к горизонтали вне пределов допуска; х33 -- горизонтальная составляющая нагрузки на колесо намногопревышает вертикальную; х34 - неблагоприятное сочетание параметров пути и ходовых частей вагона; х41 - разрушение сепаратора подшипника; х42 - разрушение кольца подшипника; y1-- перекос колесных пар в тележке; у2 -- неотрегулированность зазоров в скользунах; у3 -- завышение фрикционных клиньев превышает предельное значение; у4 -- отклонение характеристик рессорного подвешивания от номинала превышает допуск; y5--разность диаметров колес в колесной паре превышает допуск; у6 -- забегание боковых рам тележки; y7-- нарушение режима движения в кривых малого радиуса; y8-- поперечное смещение центра масс груза превышает норму; у9 -- выжимание порожнего вагона; у10-- превышение нормы зазоров в продольных и поперечных направлениях между корпусом буксы и буксовыми направляющими боковины; у11 - превышение нормы зазоров в продольном и поперечном направлении между корпусом буксы и буксовыми направляющими боковой рамы тележки; y12-- износ опорных поверхностей боковины тележки превышает допуск.

Поэтому на этапе проектирования вагона требуется, согласно принципу равной безопасности, закладывать такие уровни безопасности в элементы первой и второй групп, при которых между математическими ожиданиями случайных величин и выполнялось бы соотношение:

,

Здесь

,,