автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Исследование причин схода вагонов в грузовых составах и разработка организационно-технических мероприятий для их устранения

кдународный межакадемический союз На правах рукописи

Харыбин Игорь Алексеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН СХОДА ВАГОНОВ В ГРУЗОВЫХ СОСТАВАХ И РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Специальность: 05.02.22 - Организация производства

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада.

Москва 2010 г.

Работа выполнена в Департаменте Технической политики ОАО «Российские железные дороги»

Научный руководитель: доктор технических наук,

вице-президент

ОАО «Российские железные дороги» Воротилкин Алексей Валерьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Спиридонов Эрнст Серафимович доктор технических наук Миронов Леонид Алексеевич

Защита состоится 2010 года на заседании диссертационного со-

вета Д.06.024.МАИ 032 Высшей Межакадемической аттестационной комиссии.

С диссертацией в форме научного доклада можно ознакомиться в диссертационном совете Д.06.024.МАИ 032.

Автореферат разослан_-/5Г // 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Г.Е.Лазарев

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

20 и ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы.

В целях реализации программы, направленной на повышение безопасности движения, ОАО «РЖД» принимает активные меры по модернизации и внедрению технических средств диагностики пути и подвижного состава. Тем не менее, кардинальное улучшение ситуации с безопасностью в хозяйствах железнодорожного транспорта возможно лишь на основе системного подхода с учетом всех аспектов проблемы.

Повышение российских и международных требований к качеству перевозочного процесса, рост грузооборота в условиях изношенности основных фондов требуют создания в максимально короткие сроки новой эффективной системы управления безопасностью движения. Одной из главных остается задача обеспечения устойчивого взаимодействия подвижного состава и пути и ее стержневого звена - исключение схода вагонов в составе грузовых поездов при их движении.

Столь всеобъемлющее влияние рассматриваемого процесса схода вагонов на работу железнодорожного транспорта в целом требует повышенного внимания к нему от всех, кто связан с организацией работы железных дорог, разработкой технических средств и определением системы их содержания.

Это особенно важно в условиях реформирования железнодорожного транспорта, когда качество его работы имеет первостепенное значение для достижения общего успеха деятельности ОАО «Российские железные дороги».

В решении проблемы исключения схода вагонов в составе грузовых поездов при их движении должны принимать участие специалисты различных хозяйств железнодорожного транспорта, ученые в области механики сложных систем, трибологии, материаловедения и информатизации. Такое взаимодействие может быть обеспечено только на основе программных методов решения сложных технических задач и управления ими.

Управление процессом взаимодействия через мониторинг создает или исключает самые тяжелые последствия перевозочного процесса - схода грузовых вагонов с рельсов, вызывающего тяжелейшие социальные, технические и экономические потери.

Наиболее радикальными путями при устранении сходов безусловно являются вопросы изучения наличия контакта колеса с рельсом и его потери в эксплуатационных условиях в режиме магистральных скоростей осуществления перевозочного процесса.

Несомненно, на возникновение сходов сказываются неисправности буксовых узлов, колесных пар, не совершенствование тормозных систем. Гарантия исключения схода - это те же условия, что и для системы «колесо - рельс», то есть все эти возможные неисправности вышеназванных систем, должны также мониторироваться в режиме активной диагностики, при обязательном высоком качестве деповских ремонтных работ, с обязательным условием - управлением технологией ремонта.

Такая проблема требует широкого привлечения науки для ее решения.

Цели и задачи исследования.

Целью данной работы является исследование причин схода вагонов в грузовых составах и разработка организационно-технических мероприятий для их устранения

В соответствии с этой целью в диссертационном исследовании поставлены и решены:

1. Проведен анализ схода вагонов в составе грузовых поездов при их движении.

2. Установлены главнейшие причины, приводящие к сходу грузовых вагонов.

3. Исследованы технические средства, которые позволяют минимизировать возможность возникновения сходов грузовых поездов.

4. Даны рекомендации по доработке технических средств, исключающих попадания на линию потенциально неисправных грузовых вагонов.

5. Разработана структура принятия управленческих решений на основе мониторинга параметров взаимодействия колеса и рельса.

6. Создана организационная структура системы мониторинга параметров взаимодействия колеса и рельса.

7. Рекомендованы для использования в режиме мониторинга новых технических средств на основе акустической эмиссии, дистанционного измерения температуры и акустических шумов.

Научная новизна диссертации.

Научная новизна диссертации включает в себя:

1. Впервые разработан комплекс организационно-технических вопросов, которые в интегральном их использовании позволяют исключить сход вагонов в составе грузовых поездов при их движении.

2. Изучены и систематизированы наиболее распространенные причины вызывающие сход вагонов.

3. Разработана структура принятия управленческих решений на основе мониторинга параметров взаимодействия колеса и рельса.

4. Создана организационная структура системы мониторинга параметров взаимодействия колеса и рельса.

5. Предложен расчет расположения постов контроля, исключающих сход вагона, обеспечивающий достоверность диагностики, превышающую степень риска.

Практическая значимость работы.

Разработка позволила при ее внедрении снизить процент схода на 15 -

18%.

Структура и объем работы.

Научный доклад состоит и четырех глав, заключения списка научных трудов по выполненной теме и списка использованной литературы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НАУЧНОГО ДОКЛАДА.

Глава 1. Анализ причин схода вагонов в грузовых составах.

Проблема сходов подвижного состава в грузовых поездах всегда привлекала повышенное внимание руководителей железнодорожного транспорта и всех железнодорожников. Она никогда не ускользала из поля зрения научных и проектно-конструкторских организаций при разработке и проектировании подвижного состава и конструкции пути, создании системы ремонта и технического обслуживания для обеспечения устойчивого движения поездов, выработке технических и технологических решений по сокращению сходов.

Статистические данные о сходах подвижного состава в грузовых поездах с 1992 года по настоящее время показывают, что к 1996 году произошло сокращение числа сходов с нескольких сотен до нескольких десятков в год (рис.1).

400 -

366 350 - Г

Рис. 1. Сходы подвижного состава в грузовых поездах Это объясняется тем, что падали объемы перевозок, были приняты эффективные меры по стабилизации обстановки в путевом и вагонном хозяйствах. В те годы ВНИИЖТ активно участвовал в выработке управленческих решений в области обеспечения безопасности движения поездов, что в последующие годы было утрачено из-за недостаточного внимания к научным проблемам со стороны Департаментов и уменьшающегося финансирования дан-

ных вопросов. На основании проведенных ВНИИЖТ исследований в 1996 году МПС России издан ряд приказов, направленных на ужесточение требований к подвижному составу, прежде всего - к вагонам. Кроме того, с этого времени началось применение технологии смазки внутренних боковых граней рельсов для уменьшения износа колес, что также способствовало сокращению случаев схода подвижного состава за счет уменьшения трения между гребнем колеса и боковой гранью рельса.

Однако уже в 2001 году произошел резкий всплеск числа сходов со среднегодового числа 58 (в период 1997 - 2000 гг.) до 94 в 2001 (увеличение на 57%).

Всплеск произошел главным образом за счет увеличения сходов порожних вагонов (более чем в 2 раза по сравнению со сходами таких вагонов в предыдущие два года).

Более 40% сходов составляли сходы со вкатыванием гребня колеса на головку рельса, прежде всего цистерн и вагонов бункерного типа.

Увеличение объемов перевозок в конце 90-х годов на большинстве дорог привело к увеличению количества сходов вагонов бункерного типа и цистерн и уменьшению порожнего пробега вагонных колес.

С 2005 года вновь наблюдается тенденция к увеличению сходов подвижного состава. В 2007 г. произошло 74 схода, в том числе 6 сходов локомотивов, 68 грузовых вагонов, из которых 34 порожних (рис.2).

локомотивы

8,1%

Рис.2 7

Такая ситуация вновь требует привлечения науки для решения проблемы снижения сходов.

Проведенные в 2007 г. ВНИИЖТом исследования и анализ обстоятельств и причин допущенных сходов порожнего подвижного состава, позволил выявить основные системные проблемы, которые имеют свою актуальность и в настоящее время, в том числе:

1. Большинство сходов порожних вагонов происходит за счет вкатывания гребня колеса на поверхность головки рельса, в том числе связанные с конструктивными особенностями вагонов бункерного типа и цистерн, имеющих наибольшую высоту центра тяжести кузова от головки рельса;

2. Наибольшая доля сходов приходится на звеньевой путь с деревянными шпалами, особенно на участках с просроченным ремонтом;

3. Наиболее неблагоприятны для сходов кривые радиусом 600-700 м. За последние 3 года произошло значительное увеличение доли сходов подвижного состава в пологих кривых и прямых участках пути, в том числе порожних вагонов (до 50%);

4. Большинство сходов порожних вагонов происходит в поездах длиной из 65-76 вагонов, что подтверждает необходимость нормирования количества вагонов в поезде, а также разработки режимных карт ведения поездов повышенного веса и длины, особенно для участков сложного плана и профиля пути;

5. Более всего подвержены сходам вагоны бункерного типа, которые прошли деповской ремонт за 9-10 месяцев до схода, что требует изменения системы технического обслуживания вагонов;

6. Сформированная в 90-е годы нормативно-техническая база устарела и требует существенной переработки.

Так, анализ нормативов, в том числе инструкции ТУ-81, показал, что были существенно снижены требования к коротким неровностям с точки зрения неудовлетворительной оценки в зависимости от амплитуды неровности.

Действовавший до введения в действие ТУ-81 норматив по перекосам длиной до 10 м и амплитудой 15 мм требовал неудовлетворительной оценки для всех установленных скоростей движения.

К 2001 году проявились определенные недостатки в содержании пути, вызванные отказом (в целях экономии затрат на содержание пути) от нормирования коротких неровностей в плане и перекосов длиной до 10 м при переходе от инструкции ТУ-81 к инструкции ЦП-515.

На основании разработанных институтом в те годы методических и нормативных документов и предложений изданы приказы МПС России от 01.09.2001 г. № 27Ц и от 27.04.2002 г. № 20Ц, направленные на ужесточение требований к текущему содержанию рельсовой колеи (прежде всего - в крутых кривых радиусом менее 850 м), и утверждена Комплексная программа по сокращению сходов подвижного состава.

Принятыми мерами достигнуто уменьшение числа сходов порожних вагонов уже в 2002 г. почти в 2 раза, что привело к заметному уменьшению общего числа сходов подвижного состава в грузовых поездах в 2002 и последующих годах.

В настоящее время требуют переработки основополагающие нормативные документы в содержании железнодорожного пути и вагонов и систем обработки данных путеизмерительных вагонов с целью нормирования коротких неровностей пути по уровню и в плане;

7. Максимум числа сходов подвижного состава приходится на летние месяцы, особенно в сухую погоду. Это подтверждает необходимость пересмотра сложившихся позиций по применению некачественных смазочных материалов, которые не способны удерживаться на боковой поверхности рельсов и препятствовать вкатыванию гребня колеса на поверхность головки рельса, а также неэффективных технологий их нанесения на боковую грань рельса;

8. Недостаточная эффективность внедренных средств диагностики подвижного состава и пути, автоматизированных систем управления хозяйствами

и баз данных по отказам технических средств и сходам подвижного состава, отсутствие развитых аналитических систем и комплексного подхода к решению проблемы. Это затрудняет ведение мониторинга ситуации и не позволяет учитывать, из-за отсутствия информации, ряд важнейших факторов, влияющих на сходы.

При этом следует отметить, что наибольшее количество сходов происходит в весенне-летний период (рис.3,4). Перед входом железных дорог в осенне-зимний период в августе - сентябре большинство сходов происходило из-за неисправностей вагонов с толщиной гребня 23,5 - 27 мм при способствовавших сходу сочетаниях обстоятельств и причин:

• в прямых или кривых радиусом 850 - 1283 м;

• на переломе профиля, в основном на спуске 4,2 - 5,5 %0 перед подъемом до 7 - 9%0;

• после набегания 37 или 15 хвостовых вагонов в порожняковых составах, имевших в хвостовой части 5 или 9 груженых вагонов;

Сходы в грузовых поездах за период 1999-2006 гг.

Количество случаев сходов, шт.

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Рис.3 годы

Сходы подвижного состава в грузовых поездах по месяцам

Рис. 4

Проведенные исследования показали, что до 1983 года количество изымаемых из пути рельсов, в связи с достижением их бокового износа предельно допустимых значений и количества обтачиваемых или сменяемых из-за износа колесных пар, было сравнительно малым, стабильно колеблющимся в малых пределах относительно установившегося среднего значения.

Интенсивный рост износа гребней колес подвижного состава и боковой грани рельсов, наблюдаемый с конца 80-х годов XX века на железных дорогах России, является следствием многофакторного изменения в течение достаточно длительного времени условий взаимодействия подвижного состава и пути, которые сохраняются и в настоящее время:

• повышенный износ упругих резиновых прокладок в скреплениях в связи с ростом общей жесткости пути (внедрение объемнозакаленных рельсов тяжелых типов, железобетонных шпал);

• изменение профиля головки рельсов, в результате чего нарушено его согласование с объединенным профилем колес подвижного состава, который создавался в 1960-1970 гг.;

• сверхнормативное сужение колеи, сначала из-за выпуска дефектных железобетонных шпал, не обеспечивающих поддержание ширины колеи в соответствии с нормативами ПТЭ, распространенное затем и на путь на деревянных шпалах для упрощения его текущего содержания по ширине колеи (за счет бокового износа с широким полем допусков на износ);

• замена на подвижном составе буксовых подшипников скольжения на роликовые (помимо устранения естественного смазывания колес, это привело к резкому увеличению сопротивления повороту тележек подвижного состава и росту боковых сил в кривых);

• внедрение электрического торможения локомотивами с головы состава, что сопровождается ростом продольных сил и движения вагонов в принудительно перекошенном состоянии (установка «елочкой»);

• рост массы поездов и продольных нагрузок в составе с постоянным набеганием колес на рельсы и возникновением дополнительных сил трения (и боковых сил).

Совокупность выявленных причин провоцирующих сход вагонов позволил разработать дальнейшую последовательность настоящего исследования.

Глава 2. Исследование возможности улучшения технических средств в обеспечении исключения схода вагонов.

Ведущиеся сегодня исследования разрознены и не отвечают общей задаче.

Отсутствуют фундаментальные исследования, нацеленные на изучение физики такого сложного процесса, как процесс взаимодействия подвижного состава и пути, нет плодотворного контакта между специалистами разных организаций.

Существующие в настоящее время посты визуального контроля (посты безопасности), не позволяют исключить влияние человеческого фактора, что приводит к излишним затратам трудовых ресурсов, и недостаточно эффективны, так как не позволяют определить динамические качества вагонов при их движении с фактическим износом их ходовых частей.

В последние годы с активной поддержки руководства ОАО «РЖД» ВНИ-ИЖТ возобновил работы по созданию и развитию технических средств, предназначенных для мониторинга фактического состояния пути, вагонных колес, ходовых качеств вагонов в целях повышения безопасности движения, в том числе:

Совершенствование конструктивных параметров детекторов дефектных колес (ДДК), выявляющих дефекты на поверхности катания колес;

Геометрически-силовой контроль состояния пути (ГСК), позволяющий выявлять сходоопасные участки железнодорожного пути, на основе определения сил взаимодействия в системе «колесо-рельс» тензометрически-ми колесными парами;

Система выявления вагонов с неблагоприятными динамическими параметрами (ВВНД), в том числе «виляющих» вагонов (вагонов с «отрицательной» динамикой).

Основой всех указанных разработок является силовой метод, обеспечивающий прямое измерение силовых параметров в контакте «колесо-рельс».

По вопросу совершенствования ДДК

Аппаратура силового контроля неровностей колес типа ДДК предназначена для выявления на ходу поезда колесных пар, вызывающих недопустимые динамические перегрузки неподрессоренных элементов подвижного состава и пути по условиям прочности, дальнейшая эксплуатация которых может привести к нарушению безопасности движения. Указанная начала поставляться на дороги ОАО «РЖД» России с 2002 г. Основным преимуществом ДДК перед существующими устройствами автоматической диагностики состояния колесных пар, например подсистемой ДИСК-К, является используемый в этой аппаратуре метод прямого измерения сил, действующих от колеса на рельс, обеспечивающий выявление колесных пар с дефектами вида ползуна, навара, неравномерного проката, выщербин и др. неровностей в любых сочетаниях, если эти неровности являются причиной недопустимых динамических перегрузок.

Напольное оборудование ДДК, состоящее из двух типовых рельсов Р65 длиной 12,5 м, оборудованных специальными тензометрическими схемами измерения вертикальных сил на длине полной развертки колеса, устанавливается на подходе к станции, имеющей ПТО в прямом участке пути с железобетонными шпалами.

Эффективность использования аппаратуры на сетевых ПТО зависит, в первую очередь, от обеспечения надежности ее работы в течение длительного времени и четкой организации технологического процесса осмотра и отбраковки колесных пар с дефектами по данным ДДК.

Для обеспечения более активного использования в целях мониторинга состояния колесных пар в эксплуатации и своевременного предотвращения выпуска на инфраструктуру дефектных колес и «виляющих»вагонов необходимо создать единый сервер по обработке регистрируемых ими результатов и системному анализу совместно с другими способами диагностики.

Основной целью совершенствования технических средств выявления колесных пар с неровностями на поверхности катания колес, вызывающими ди-

намические перегрузки, недопустимые по условиям прочности неподрессорен-ных элементов вагонов и пути является создание более надежных (по сравнению с внедренными на дорогах в 2002-2005 гг.) измерительных систем, которые позволяют обеспечить длительную эксплуатацию ДДК без ремонта.

Разработаны новые измерительные рельсы с надежно защищенной от воздействий окружающей среды и других помех тензоизмерительной системой, которая практически не требует обслуживания. Данные конструкции позволяют выявлять большинство повреждений на поверхности катания колес с вероятностью не менее 95%.

По вопросу выявления сходоопасных участков железнодорожного пути с применением тензометрических колесных пар

В 2008 г. при оценке состояния пути геометрически-силовым методом на Восточно-Сибирской ж.д. ОАО «ВНИИЖТ» проведены опытные испытания новой измерительно-вычислительной системы, основанной на бесконтактной передаче данных, поступающих с тензометрических колесных пар по радиоканалу на компьютер, расположенный в вагоне-лаборатории, и спутниковой системе привязки координат нахождения диагностического поезда. При этом использовалось разработанное ВНИИЖТ специализированное программное обеспечение на основе применения вРЗ-технологии. Привязка данных между собой и к пути осуществлялась как функция времени от спутниковой системы координат.

Испытания показали целесообразность перехода на новую систему сбора данных, что позволяет сократить время на подготовку испытаний, обеспечить возможность анализа результатов измерений в режиме реального времени.

По вопросу выявления вагонов с неблагоприятными динамическими параметрами (ВНД)

Существующие в настоящее время посты визуального контроля (посты безопасности), не позволяют исключить влияние человеческого фактора, что

приводит к излишним затратам трудовых ресурсов, и недостаточно эффективны, так как не позволяют определить динамические качества вагонов при их движении с фактическим износом их ходовых частей.

Выявление на ходу поезда вагонов с дефектами и неблагоприятными характеристиками возможно только на основе комплексной оценки параметров взаимодействия в контакте «колесо-рельс» по следующим основным критериям:

вертикальным и боковым динамическим силам в контакте колес и рельсов и их соотношениям, определяющим устойчивость от схода, опрокидывания И др.;

углу набегания колес на рельсы (который является одним из параметров, определяющих условия схода);

интенсивности и амплитуде колебаний тележек и кузова (в первую очередь вилянию и боковой качке):

перегрузам и опасным смещениям груза.

На основании разработанных ОАО «ВНИИЖТ» совместно с Уральским отделением «Технических требований к комплексной системе автоматического выявления на ходу поезда вагонов с неблагоприятными по условиям безопасности движения динамическими качествами» УО ВНИИЖТ разработаны две действующие подсистемы, проходящие в настоящее время эксплуатационные испытания:

подсистема выявления обезгруженных колес; подсистема определения угла набегания.

Для выявления всего спектра дефектов и неблагоприятных воздействий необходимо создание комплексной системы, которая позволяла бы выявлять при одном проходе подвижного состава дефекты на поверхности катания колес, неисправностей в тележках вагонов, неправильную загрузку вагонов, другие «невидимые» причины неблагоприятного взаимодействия подвижного состава и пути, в том числе связанные с недопустимым износом узлов и деталей

подвижного состава, неправильной насадкой колесных пар, что в сочетании даже с незначительными отступлениями от норм содержания пути может привести к сходам подвижного состава.

Система автоматизированного выявления на ходу поезда вагонов, не удовлетворяющих по динамическим качествам установленным нормативам и условиям безопасности движения (в том числе вагонов с повышенным вилянием), в обязательном порядке должна обеспечивать комплексную достоверную оценку состояния всех выпускаемых на линию вагонов и их динамических характеристик с учетом максимально возможного перечня фактических допускаемых неровностей пути.

ОАО «ВНИИЖТ» начал создание автоматизированной системы выявления вагонов, склонных к повышенному уровню колебаний кузова и тележек, имеющих недопустимые углы поворота колесных пар и создающих при движении значительные динамические вертикальные и боковые силы в контакте колеса и рельса, а также неблагоприятные по условиям устойчивости соотношения этих сил. Оценка динамических качеств вагонов производится на основе силовых и других характеристик в процессе движения составов по участкам пути, оборудованными специальными измерительными рельсами. На Экспериментальном кольце ВНИИЖТ изготовлен макетный образец и проведены его предварительные испытания. Он сочетает в себе систему ДДК и специальную схему измерения силовых воздействий, учитывающую базу вагонов, что позволяет выявлять вагоны с повышенными колебаниями, включая боковую качку, галопирование, вертикальные колебания, и, что самое важное для предотвращения сходов, - боковым вилянием. Для продолжения работ необходимо оборудовать на Экспериментальном кольце измерительной системой участок пути требуемой длины, которая позволяла бы разместить необходимый ряд неровностей пути с предельно допустимыми отступлениями в целях установления нормативов и оптимизации размещения измерительных датчиков для получения полной информации о состоянии ходовых качеств вагонов при проходе по

этим неровностям. Оборудование опытного участка позволит также установить необходимую длину контрольного участка на выезде из ПТО (например, в США длина такого участка составляет 100 м).

Создание автоматизированной системы выявления вагонов с неблагоприятными динамическими параметрами необходимо продолжать в плановом порядке с участием специалистов разного профиля. Эта система должна входить в комплексную систему мониторинга параметров взаимодействия системы «колесо-рельс», которая должна стать основой выбора управленческих решений в корпоративной системе управления безопасностью движения.

В настоящее время требуется поиск новых эффективных систем мониторинга и их претворение в практику деятельности компании. Такие работы проводятся.

Создан пост акустического контроля который позволяет при движении грузовых составов контролировать состояние буксовых узлов и автоматически вырабатывает прогнозную величину пробега грузовых вагонов (рис. 5, 6); [1]

Рис.5. Дистанционный пост акустического контроля буксовых узлов

Пороговый уровень тревоги - 90 с!В

Л3=Д1+Д

1 2 3 4 5 6 7 8

Номера диагностических постов

Рис.6. Результат прогнозного мониторинга. Разработан комплекс на основе системы дистанционного измерения температуры буксовых узлов грузовых вагонов, который позволяет выявлять самое опасное состояние тормозных систем - медленный отход колодок от колеса

(рис. 7, 8); [2]

Выносной модуль левого канала

Выносной модуль правого канала

Пункт тепловой диагностики

' 41

Левый канал

Правый канал

пто

станции

Рис.7. Комплекс дистанционного контроля температуры буксовых узлов

—— - отсутствие контакта тормозной колодки с колесом ——- - наличие контакта тормозной колодки с колесом

Рис.8. Температурное отображение нормальных и бракованных тормозных систем

На основе акустической эмиссии создан комплекс диагностики колесных пар, позволяющий исключить подачу на линии колесных пар, имеющих зарождающиеся трещины (рис. 9, 10). [3]

200 180 160 140 120 100 80 60 40

Рис.9.Стенд акустикоэмиссионной диагностики колесной пары

Рис. 10.Акустический сигнал зарождающейся трещины в колесной паре.

Однако, из-за отсутствия аналитических моделей, учитывающих взаимосвязи между состоянием всех взаимодействующих в системе «колесо-рельс» элементов (а в ряде случаев, нет и четко установленных критериев оценки состояния отдельных элементов системы от основополагающих факторов), данные системы не подготовлены для практического внедрения. Поэтому их использование ограничивается периодическим, а не систематическим диагностированием состояния отдельных составляющих в системе взаимодействия колеса и рельса.

Глава 3. Принципы организации комплексной системы мониторинга «колесо-рельс» для исключения схода вагонов при движении грузовых составов.

Для кардинального изменения ситуации с качеством перевозок, в том числе и безопасностью движения, включая предупреждение сходов подвижного состава, необходим системный подход с учетом значимости каждого из факторов, оказывающих наибольшее влияние на формирование условий взаимодействия подвижного состава и пути, в первую очередь, технического, человеческого, организационного, природного и экономического.

Негативные тенденции с безопасностью в хозяйствах железнодорожного транспорта, требуют совершенствования системы управления безопасностью, в основу которой должны быть положены не только современные аналитические модели ситуационной оценки происходящих событий, но и перспективные методы анализа рисков, позволяющие прогнозировать возможные последствия от возникновения неблагоприятных транспортных происшествий, их предупреждения или минимизации ущерба.

Выбор управленческих решений в области безопасности движения напрямую зависит от результатов проведения мониторинга всех составляющих элементов системы взаимодействия «колесо-рельс» и анализа возможных последствий (риска).

Системы мониторинга должны обеспечивать решение следующих задач: своевременное выявление любой причины нарушений безопасности движения (в том числе потенциальной);

установление влияющих на ее возникновение конкретных факторов (технических, субъективных человеческих, природных, недостатков нормативной и технологической документации и др.);

выбор возможных решений по предупреждению влияния негативных факторов (или постановку целевых задач для поиска этих решений);

- оценку затрат на возможные решения;

выбор, исходя из имеющихся ресурсов, наиболее рационального и эффективного мероприятия с составлением плана действий; контроль эффективности выполненных работ;

формирование банка данных результатов мониторинга, анализ и прогнозирование ситуаций;

нормирование параметров текущего содержания и ремонтов элементов диагностируемой системы, прежде всего нормативов по пути и подвижному составу, на основе результатов их систематического мониторинга.

Подвижной состав и путь представляют собой сложнейшую единую механическую систему, параметры которой, будучи взаимозависимыми, формируют условия взаимодействия в контакте «колесо-рельс». Сюда входят и конструктивные особенности рельсового пути, и многообразие типов подвижного состава, и режимы вождения поездов, и характеристики тормозных систем, и, главным образом, физические и трибологические параметры непосредственно контактирующих колес и рельсов.

Условия взаимодействия в системе «колесо-рельс» оказывают существенное влияние на сроки службы и организацию текущего содержания и ремонта основных устройств пути и подвижного состава, а значит, и на эксплуатационные затраты железных дорог. Нормативы расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов также непосредственно связаны с условиями сцепления и трения в зоне контакта колес и рельсов.

Столь всеобъемлющее влияние рассматриваемого процесса на работу железнодорожного транспорта в целом требует повышенного внимания к нему от всех, кто связан с организацией работы железных дорог, разработкой технических средств и определением системы их содержания.

Это особенно важно в условиях реформирования железнодорожного транспорта, когда качество его работы имеет первостепенное значение для достижения общего успеха деятельности ОАО «Российские железные дороги».

В решении этой проблемы должны принимать участие специалисты различных хозяйств железнодорожного транспорта, ученые в области механики сложных систем, трибологии, материаловедения и информатизации. Такое взаимодействие может быть обеспечено только на основе программных методов решения сложных технических задач и управления ими.

Общими явлениями, как для пути, так и для подвижного состава стали несогласованность норм текущего содержания с нормами по устройству, возникшая из-за либерализации увеличенных допусков в эксплуатации, а также снижение в целом качества ремонта.

Указанные факторы, все более распространяясь по полигону железных дорог, создали к 1985 г. общесетевые условия взаимодействия подвижного состава и пути, существенно отличающиеся от условий эксплуатации в 1970-1980 ., следствием чего стал чрезмерный износ гребней колес подвижного состава и боковой износ рельсов.

Процессы взаимодействия в системе "колесо-рельс" формируют стратегические подходы ОАО "РЖД" в области экономического развития, так как в наибольшей степени определяют затраты на обслуживание и ремонты железнодорожного подвижного состава и пути и безопасность движения поездов. Без оптимизации условий взаимодействия экипажа и пути невозможно достижение стратегических задач компании, направленных на повышение эффективности работы железнодорожного транспорта.

Выбор управленческих решений по улучшению условий взаимодействия в системе "колесо-рельс" должен основываться на достоверной, достаточной, но не избыточной, информации о происходящих в контакте колеса и рельса процессах, результатах их влияния на износы и отказы элементов данной системы, экономические показатели хозяйств железнодорожного транспорта, а также на знаниях условий и основных факторов, определяющих параметры взаимодействия экипажа и пути, методах прогнозирования и оптимизации технико-экономических показателей.

Создание системы мониторинга направлено на решение задач, определенных «Стратегической программой обеспечения устойчивого взаимодействия в системе «колесо-рельс»», целью которой является освоение перспективного поездопотока при обеспечении безопасности движения поездов и повышение эффективности работы железнодорожного транспорта на основе оптимизации условий взаимодействия пути и подвижного состава.

Реализация программы должна обеспечить повышение скорости движения пассажирских и грузовых поездов, массы грузовых поездов, увеличение погонных и осевых нагрузок перспективного подвижного состава, переход на энергооптимальные режимы вождения поездов, снижение потерь транспорта от повреждений и износов пар трения в системе «экипаж-путь».

В настоящее время отсутствует комплексный подход обобщения и анализа данных по износам рельсов, колес, отказам элементов подвижного состава и пути, их техническому состоянию, остаточному ресурсу. Выбор управленческих решений, в большинстве случаев, проводится отдельно по каждому хозяйству железнодорожного транспорта на основе справочных материалов, поступающих с железных дорог, в табличном виде в соответствующие Департаменты ОАО «РЖД». В ИВЦ железных дорог- филиалах ОАО «РЖД» и ГВЦ ОАО «РЖД» данные хранятся, как правило, в обобщенном виде в Базах Данных соответствующих АСУ хозяйств железнодорожного транспорта (СБД-П, СБД-В, СБД-Т). Для возможного доступа к Базам данных через запросные системы необходима установка всех требуемых для анализа АСУ, что затрудняет их совместное использование для комплексного анализа с целью выявления лимитирующих предприятий, опасных по условиям безопасности участков железных дорог, установления причин высокой бальности пути, повышенных износов и отказов технических средств, осложняет выявление взаимосвязи между затрачиваемыми на техническое обслуживание и ремонт подвижного состава и пути финансовыми средствами и получаемыми результатами. Отсутствие единой методологической базы по комплексной диагностике технических средств и

анализу результатов приводит, в ряде случаев, к неправильным выводам, слишком большой зависимости от уровня знаний, опыта и подходов аналитика, вырабатывающего решения, достоверности исходных данных.

Управление процессами взаимодействия в системе «колесо-рельс» возможно на основе системного анализа величин и тенденций изменения максимально зависящих от условий взаимодействия параметров и влияющих на них факторов.

На рис. 11 приведена укрупненная структура управления процессами взаимодействия в системе «колесо-рельс», основанная на определении технического состояния объектов мониторинга, паспортных данных о характеристиках подвижного состава и пути, эксплуатационных условиях, финансово-экономических показателях работы причастных предприятий ОАО «РЖД» и отрасли в целом.

Структура принятия управленческих решений на основе мониторинга параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс»

4...........................4......................................................4............................4........

I* Мониторинг сило- | I Мониторинг сходов | [ Мониторинг износов

вы^Лф^кторов взаи- подвижного состава элементов системы

модейстЪмя в систе- с рельсов взаимодеиствия «ко-

■*■ лесо-рельс

ме «колесо-^^с»

Мониторинг отказов, видов и объемов ремонтов элементов системы взаимодействия «колесо-рельс

Мониторинг во-стояни^рёЬьсовой ко^ад*но данным путеизмерительных вагонов

♦

с Информацня о^гехниче-_ сюк характеристиках

■ - . , V..»- \ Г ■ с « и-

■ пути и подвижного са*+

; става *

\____

готических н экс° плуатацнонных факторов

■ Мониторинг финаисово-

■ экономической деятельно-

■ стн причастных к проблеме предприятий ОАО «РЖИ»

27 Рис. 11

Разработка предусматривает необходимость обеспечения контроля за выполнением мероприятий по улучшению параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс и оценкой их технико-экономической эффективности.

СМ К-Р направлена на создание условий, обеспечивающих решение на современном уровне ряда основных задач, сформулированных в Стратегической программе обеспечения устойчивого взаимодействия в системе «колесо-рельс», в том числе:

обеспечение безопасности движения поездов с установленными скоростями в условиях возрастающего воздействия на путь и подвижной состав в результате роста скоростей движения, массы грузовых поездов, погонной и осевой нагрузок вагонов и локомотивов;

обеспечение устойчивости порожних вагонов от вкатывания колеса на головку рельса во всем диапазоне скоростей движения грузовых поездов;

повышение ресурса верхнего строения пути, вагонных колес и бандажей локомотивов со снижением стоимости их «жизненного цикла».

Для реализации указанных стратегических задач СП К-Р необходимо создать технические средства и технологии оперативного контроля состояния ходовых частей подвижного состава и пути в эксплуатации, сил их взаимодействия с метрологическим обеспечением надежной работы этих средств, разработать методы прогнозирования появления в эксплуатации опасных участков пути и единиц подвижного состава, обеспечить внедрение оптимальных управленческих решений на основе объективного анализа результатов мониторинга и технико-экономической оценки рекомендаций по управляющим воздействиям на систему «колесо-рельс».

Целью создания СМ К-Р является обеспечение оптимизации управленческих решений по профилактике сходов подвижного состава, снижению изно-сов, замене, ремонту и техническому обслуживанию элементов конструкций, задействованных в системе «колесо-рельс», на основе получения и обработки достоверной, полной и своевременной информации.

Достижение указанной цели является основой для решения основных стратегических задач СП К-Р повышение безопасности движения, увеличение ресурса рельсов, в первую очередь, в кривых участках пути, колес и бандажей подвижного состава со снижением стоимости их «жизненного цикла».

Таким образом, целевой задачей системы мониторинга параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс» является информационная поддержка разработки и реализации мер по:

1) своевременному прогнозированию, выявлению причин и предупреждению сходов подвижного состава и опасных отказов технических средств в эксплуатации;

2) принятию управленческих решений по продлению ресурса основных элементов системы «колесо-рельс».

Решение основных задач СМ К-Р основано на выполнении следующих мероприятий:

Создание системы перспективных технических средств и технологий диагностирования, наблюдений и контроля, проводимых регулярно, по определенной программе для оценки технического состояния элементов К-Р, воздействующих на нее факторов, анализа происходящих в ней процессов и своевременного выявления тенденций ее изменения;

2) Разработка перспективных методов обработки и анализа результатов диагностирования, наблюдений и контроля параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс» и воздействующих на нее факторов, на основе применения 1Т-технологий;

3) Создание методов оценки и прогнозирования долгосрочного, краткосрочного и оперативного характера для опережающего отражения вероятности возникновения и развития чрезвычайных ситуаций на основе анализа возможных причин их возникновения, их источников в прошлом и настоящем, а также оценки по условию обеспечения безопасности движения остаточного ресурса основных элементов К-Р;

4) Разработка технологий выбора эффективных управленческих решений по недопущению чрезвычайных ситуаций и продлению ресурса элементов К-Р на основе обоснованных технико-экономических критериев;

5) Совершенствование способов контроля за осуществлением мероприятий по улучшению условий взаимодействия системы «колесо-рельс»;

6) Обеспечение условий для эффективного использования системы нормативно-технических документов в целях управления процессами взаимодействия в системе «колесо-рельс» и улучшения деятельности причастных к проблеме К-Р предприятий ОАО «РЖД».

Мониторинг К-Р основан на контроле основных параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс» и факторов, обуславливающих их формирование и развитие, и установлении их влияния на показатели надежности путем сопоставления полученных данных с установленными критериями, нормами и допусками для заданных или прогнозируемых условий эксплуатации с целью оценки их соответствия.

Контроль параметров в системе «колесо-рельс» необходим для разработки мероприятий по повышению надежности технических средств, улучшению условий взаимодействия экипажа и пути, предупреждению возможности возникновения и развития опасных процессов и явлений, оценке вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций, а также возможных последствий в зоне их воздействия.

Система мониторинга параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс» предполагает корпоративный, межотраслевой, отраслевой, дорожный, и объектовый уровни.

При этом в состав системы мониторинга каждого уровня должны быть включены:

а) центры системного мониторинга и оперативного управления (далее центры мониторинга ЦМ);

б) системы, комплексы и средства получения информации об обобщенных параметрах технического состояния объектов мониторинга системы К-Р; параметрах, характеризующих процессы взаимодействия в системе К-Р; факторов, воздействующих на процессы взаимодействия и состояние элементов системы; состояния защищенности объектов инфраструктуры от возможных неблагоприятных последствий из-за сходов подвижного состава;

в) системы и средства телекоммуникаций, сбора, передачи данных и оповещения.

Основными структурными элементами СМ К-Р, обеспечивающими решение возложенной на нее задачи, должны стать ЦМ корпоративного и отраслевого уровня, обеспечивающие управление затратами на обслуживание и ремонт инфраструктуры и подвижного состава.

Объединение информационных ресурсов ЦМ различных уровней осуществляется с использованием систем и средств телекоммуникации, при этом учитывается необходимость обеспечения конфиденциальности информации и санкционированного удаленного доступа к их базам данных.

При решении возложенной на систему мониторинга задачи должна быть предусмотрена возможность информационного взаимодействия ЦМ различных уровней с другими информационными системами корпоративного и отраслевого уровней и Банками данных АСУ П, АСУ-В, АСУ-Л и др..

Регламент информационного взаимодействия устанавливается в соответствии с утверждаемым руководством ОАО «РЖД» порядком.

Система мониторинга К-Р должна быть интегрированной комплексной многоуровневой системой, основанной на взаимодействии с основными системами управления железнодорожным транспортом.

В соответствии с Указанием МПС России № 191у от 29.11.2002г «система мониторинга состояния технических средств» должна разрабатываться в составе комплексной многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов (КМСУ-БД).

Для эффективного управления процессами взаимодействия в системе «колесо-рельс» СМ К-Р должна осуществлять взаимодействие с корпоративными (по отраслям железнодорожного транспорта) автоматизированными системами (АС) ведения баз данных о неисправностях и отказах технических средств, в том числе с АСУ-П, АСУ-В, АСУ-Л.

Исходя из основных задач, определены объекты мониторинга и основные структурные элементы СМ К-Р.

Система мониторинга параметров взаимодействия «колесо-рельс» включает следующие основные подсистемы (рис.12):

1. Подсистему мониторинга процессов взаимодействия в контакте "колесо-рельс" (МПВ К-Р);

2. Подсистему мониторинга случаев сходов подвижного состава с рельсов (МС К-Р);

3. Подсистему мониторинга износов в элементах системы "колесо-рельс" (МИ К-Р);

4. Подсистему мониторинга отказов, видов и объемов ремонтов элементов системы взаимодействия «колесо-рельс» (МОиР К-Р);

5. Подсистему мониторинга условий и факторов, определяющих процессы взаимодействия экипажа и пути (МФ К-Р);

Технико-экономическая оценка эффективности управленческих решений по улучшению параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс»

(МПВ К-Р)

Анализ П11-форма-ции о

ТСХННЧСС-КНХ

; характеристиках пути Н; под-нижного-' состава

Мониторинг состояния 1 рельсовоН колен

Мониторинг Мониторинг

зкеплуата- ' прирояно- : иионных ш климатн- З параметров ¡чсскнх фак- I ; юрон

ЦРБ

Система управ-

ления безопасно-

стью движения

поездов

ЦУП Система опера-

, ЦД тивной отчет-

ности и анализа

отказов ТС и

1 предупреждений

Системы управления хозяйствами железнодорожного транспорта

Система мониторинга параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс»

Подсистема мониторинга процессов взаимодействия в контакте "колесо-рельс"

Подсистема мониторинга случаев сходов

подвижного состава с рельсов

Подсистема мониторинга износов в элементах системы "колесо-рельс"

(МС К-Р)

(МИ К-Р)

Подсистема мониторинга отказов, видов II объемов ремонтов элементов системы взанмо-дейст-вня «колесо-рельс» (МОнР К-Р)

Подсистема мониторинга условий и факторов, опреде-ля-ющнх процессы взаимо-дейст-вня экипажа и пути

(МФ К-Р)

Подсистема мониторинга технико-экономических показателей

(МЭП К-Р)

Рис. 12. Организационная структура системы мониторинга параметров взаимодействия «колесо-рельс»

6. Подсистему мониторинга технико-экономических показателей (МЭП К-Р);

Оценка эффективности внедрения организационных, технических и технологических решений по улучшению условий взаимодействия в системе "колесо-рельс" производится на основе комплексного анализа результатов мониторинга каждой из подсистем СМ К-Р.

Объекты мониторинга назначаются в зависимости от конкретно поставленных задач с учетом целевых задач, определенных п. 1.3 настоящей Концепции. В общем случае к объектам мониторинга относятся:

процессы взаимодействия экипажа и пути (силовые и другие параметры);

параметры состояния рельсов, гребней колес и бандажей локомотивов (износ и другие характеристики);

геометрические параметры состояния рельсовой колеи; факторы, обусловливающие состояние геологической и природной среды, влияющие на изменение параметров взаимодействия в системе К-Р;

- технические, технологические и эксплуатационные факторы;

- экономические показатели.

В соответствии с «Концепцией федеральной системы мониторинга критически важных объектов и (или) потенциально важных объектов инфраструктуры Российской Федерации и опасных грузов», одобренной распоряжением Правительства Российской Федерации от 27 августа 2005 г. N 1314-р, система мониторинга параметров взаимодействия в системе «колесо-рельс» должна обеспечивать выполнение следующих функций:

а) сбор, обработка, анализ, хранение и передача информации о местоположении, обобщенных параметрах состояния элементов системы взаимодействия «колесо-рельс» и других необходимых данных;

б) информационная поддержка работ, выполняемых в целях подготовки и реализации мер по обеспечению безопасного функционирования объектов, пре-

дупреждению и локализации аварийных ситуаций, а также ликвидации их последствий;

в) подготовка интегральных оценок (моделей) отказов элементов системы К-Р, оценка их возможных последствий;

г) подготовка интегральных оценок определения ресурса элементов системы К-Р;

д) оценка влияния на техническое состояние и ресурс элементов К-Р различных факторов и условий, прогнозирование динамики изменения параметров взаимодействия в системе К-Р под влиянием природных, техногенных и других факторов;

е) ведение информационных баз данных для обеспечения поддержки принятия и реализации управленческих решений по обеспечению безопасности и продлению ресурса основных элементов К-Р;

ж) предоставление в установленном порядке информационных ресурсов СМ К-Р, обеспечение защиты этих ресурсов от несанкционированного воздействия.

Но все вышеперечисленные меры не гарантируют исключение схода вагона с рельса, а это в первую очередь, может вызвать крушение, с последующими громадными экономическими потерями, не говоря уже о возможности человеческих жертв.

Глава 4. Расчет расположения постов контроля, исключающих сход вагона, обеспечивающий достоверность диагностики, превышающую степень риска.

В настоящее время создано более 10 систем, позволяющих считывать сход вагонов с рельсов. Но все эти системы требуют, правда незначительной, но модернизации грузового парка.

Если это было теоретически возможно осуществить до процессов реформирования железнодорожного транспорта, то в настоящее время это просто исключено как теоретически, так и практически.

Оптимальным выходом из сложившейся ситуации является применение постовых систем диагностики состояния контакта колеса и рельса.(Рис. 13, 14)

Рисунок 13. Схема обнаружения потери контакта колеса с рельсом

нормальный контакт потеря контакта

Рис. 14. Схема контакта колеса с рельсом

Система диагностики контакта колеса с рельсом работает следующим образом. В нормальном положении в контролируемой зоне 4 приемник пластины 3, емкостного преобразователя 1 обладает тарированной электроемкостью относительно нижней стабилизирующей пластины 8. При нормальном положении колеса относительно боковой поверхности рельса емкость на стабилизирующей пластине 8 не подает сигнала емкостного дисбаланса в блок обработки информации. В случае начала набегания гребня на рельс величина емкости на пластине 8 меняется, о чем поступает сигнал в блок обработки информации.

Для данной системы, которая предотвращает сход предлагается расчет шага, обеспечивающего достоверность диагностики, превышающую степень риска.

Разместим вдоль железнодорожного полотна данные системы на заданном расстоянии друг от друга. При прохождении поезда мимо емкостного датчика производится регистрация получаемого сигнала и данные заносятся в память приемника. Таким образом, производится регистрация сигналов со всех колесных пар поезда. После завершения процесса записи производится отключение приемного устройства, полученные замеры по стандартным каналам передачи данных передаются в вычислительный центр, где производится обработка накопленной информации и выдача результатов. Благодаря разделению процессов записи и обработки информации проведение такого вида диагностики возможно даже для высокоскоростных поездов.

Произведем вычисление минимального и максимального расстояния между установленными емкостными датчиками. Обозначим через Ка расстояние, которое пройдет поезд за время записи и обработки всех его колесных пар. Пусть й это расстояние от точки окончания измерения до следующего установленного датчика. Тогда искомое расстояние между двумя соседними датчиками равно Д0 4- Я.

Пусть D - достоверность диагностики. Достоверность диагностики - это соответствие принятого по результатам диагностики решения о техническом состоянии диагностируемого объекта его истинному состоянию. Количественное ее определение основывается на вероятности возникновения ошибок при проведении диагностики. В общем случае достоверность диагностики рассчитывается по результатам анализа общего количества продиагностированных объектов (обозначим АО за определенный промежуток времени, а также количества объектов, продиагностированных с ошибками. Будем относить к ошибкам первого рода (обозначим п-^ ложно забракованные объекты, а к ошибкам второго рода (обозначим п2) пропущенные системой дефектные объекты. Тогда формула для достоверности диагностики в стационарных условиях, т.е. в условиях диагностики в депо, (обозначим ее О0) имеет вид

Изменяется П0 в пределах от 0 до 1 и характеризует степень надежности применяемой системы диагностики.

При движении поезда достоверность диагностики в движении зависит от пройденного поездом расстояния, и ее значение вычисляется по формуле

Изменяется О также как ий0в пределах от 0 до 1 и имеет такой же смысл. Обозначим через Р степень (или показатель) риска - вероятность появления дефекта диагностируемого объекта. Степень риска вычисляется по формуле

Р также принимает значения от 0 до 1, но ее поведение противопо-

ложно поведению достоверности.

Очевидно, что при увеличении пройденного поездом расстояния достоверность диагностики будет стремиться к нулю, а степень риска возрастать к

верность диагностики сравняется с показателем риска. После прохождения этой отметки показатель риска начинает превосходить достоверность диагностики, и дальнейшее движение поезда без проведения повторной диагностики становится опасным.

Р = Э,

Следовательно

Я0 Я0

После элементарных преобразований получим, что

Я =С2Д>- 1) ■ Я0.

Заметим, что при вычисленном расстоянии Я

О = Р = 0,5 .

Таким образом, как только достоверность диагностики упадет до 50% (или, что то же самое, риск возрастет до 50%) необходимо провести повторную диагностику.

Рассмотрим пример. Допустим, что у нас имеется вибродиагностический комплекс с достоверностью диагностики в стационарных условиях £)0 = 0,98, с временем записи вибросигналов с одной колесной пары равным 2 секундам и временем обработки этой записи равным 5 секундам. Будем считать, что датчики устанавливаются вдоль железнодорожного полотна, по которому движутся грузовые поезда длиной от 70 до 100 вагонов со скоростью от 120 км/ч до 160 км/ч.

Вычислим До,. Общее время, затрачиваемое нашей системой на диагностику одной колесной пары, составляет 7 секунд. Следовательно, на диагностику одного вагона с 4 колесными парами будет затрачено 28 секунд. Таким образом, для диагностики всего состава нам потребуется от 1960 до 2800 секунд. За это время поезд успеет проехать от 65,33 до 124,44 км. Следовательно, Д0 изменяется в пределах от 65,33 до 124,44 км, а Д - от 62,72 до 119,47 км.

Заметим, что случай, когда Я = 0 и расстояние между двумя соседними датчиками равно Я0 приводит нас к идеальному случаю непрерывной диагностики, когда начало записи сигналов совпадает с концом обработки сигналов с предыдущего датчика. Таким образом, расстояние между датчиками, равное Я0, является минимально допустимым расстоянием. Учитывая вышеизложенное, отметим, что расстояние, равное + К, является максимально допустимым расстоянием.

Возвращаясь к рассматриваемому примеру отметим, что для приведенных условий эксплуатации железнодорожной магистрали искомый «коридор» установки датчиков составляет от Яу8*® = 124,44 км до И^"11 + Дмик = 128,05 км.

Предыдущий датчик

Следующий датчик

К

о

о

дмакс днакс

0

Заключение по результатам выполненной работы.

1. Проведен анализ схода вагонов в составе грузовых поездов при их движении.

2. Установлены главнейшие причины, приводящие к сходу грузовых вагонов.

3. Исследованы технические средства, которые позволяют минимизировать возможность возникновения сходов грузовых поездов.

4. Даны рекомендации по доработке технических средств, исключающих попадания на линию потенциально неисправных грузовых вагонов.

5. Разработана структура принятия управленческих решений на основе мониторинга параметров взаимодействия колеса и рельса.

6. Создана организационная структура системы мониторинга параметров взаимодействия колеса и рельса.

7. Рекомендованы для использования в режиме мониторинга новых технических средств на основе акустической эмиссии, дистанционного измерения температуры и акустических шумов.

8. Впервые разработан комплекс организационно-технических вопросов, которые в интегральном их использовании позволяют исключить сход вагонов в составе грузовых поездов при их движении.

9. Изучены и систематизированы наиболее распространенные причины вызывающие сход вагонов.

10. Разработана структура принятия управленческих решений на основе мониторинга параметров взаимодействия колеса и рельса.

11. Создана организационная структура системы мониторинга параметров взаимодействия колеса и рельса.

12.Предложен расчет расположения постов контроля, исключающих сход вагона, обеспечивающий достоверность диагностики, превышающую степень риска.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Анализ причин схода вагонов в грузовых составах. ДЦНТИ г. Нижний Новгород. 2008 г.

2. Исследование технических средств для обеспечения исключения схода грузовых вагонов. ДЦНТИ г. Нижний Новгород. 2009 г.

3. Организация комплексной системы мониторинга контроля контакта колеса с рельсом. ДЦНТИ г. Нижний Новгород. 2010 г.

4. Расчет расположения постовых систем контроля контакта колеса с рельсом с обеспечением достоверности диагностики превышающую степень риска. ДЦНТИ г. Нижний Новгород. 2010 г.

Список использованной литературы

1. Иванов А.О. Постовые диагностические комплексы для грузового железнодорожного транспорта. ДЦНТИ, г. Нижний Новгород. 2008 г.

2. Ломакин И.С. Динамический мониторинг функционирования тормозной системы. ДЦНТИ, г. Нижний Новгород. 2009 г.

3. Раловец С.А. Методика динамического мониторинга колесных пар локомотивов. ДЦНТИ, г. Нижний Новгород. 2010 г.

4. Воротилкин A.B. Методология повышения достоверности средств нераз-рушающего контроля. ДЦНТИ, г. Нижний Новгород. 2008 г.

5. Общая теория статистики И.И. Елисеева, М.М. Юсбашев, М.: Финансы и статистика, 2002.

2010182891

2010182891