автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Обоснование протяженности гарантийных участков железной дороги (по условию надежности грузовых вагонов)

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

УДК 629.46:62 —192(043.3)

; . - На правах рукописи

„ „ , БЫ ЧЕК Иван Степанович

ОБОСНОВАНИЕ ПРОТЯЖЕННОСТИ ГАРАНТИЙНЫХ УЧАСТКОВ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ (ПО УСЛОВИЮ НАДЕЖНОСТИ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ)

05.22.07 — Подвижной состав и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Гомель—1998

Работа выполнена в Белорусском государственном университете транспорта.

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор Сенько В. И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Тартаковский Э. Д., кандидат технических наук, доцент Галай Э. И.

Оппонирующая организация: Дорожное конструкторско-

технологическое бюро (г. Минск).

Защита состоится « ^ » ^ое^Си^ 1998 г. в & часов на заседании Совета по защите диссертаций Д 02.27.01 Белорусского государственного университета транспорта по адресу: 246653, г. Гомель, ул. Кирова, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Белорусского государственного университета транспорта.

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь Совета по защите диссертаций д. т. н., профессор

С. В. Щербаков

©Белорусский государственный университет транспорта, 1998.

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Основной задачей, стоящей перед железнодорожным транспортом, является снижение себестоимости доставки грузов, повышение качества обслуживания народного хозяйства перевозками. Важным резервом роста эффективности транспортного процесса является поддержание высокой эксплуатационной надежности вагонного парка. Это может быть достигнуто только при условии своевременного и качественного выполнения плановых и внеплановых мероприятий по его оздоровлению. Анализ показывает, что характерным для вагонного хозяйства Белорусской железной дороги является старение парка грузовых вагонов и сокращение поставок новых. Средний возраст его по типам составляет: полувагоны - 15,61, платформы - 20,57, крытые - 25,07, цистерны - 22,60 года (по переписи 1997 г.). За два последних года эти величины в среднем выросли на 12 %.

Одним из показателей, который наиболее полно отражает техническое состояние вагонов, является частота поступления их в текущий отцепочный ремонт. За последние пять лет она увеличилась в 2,1 раза. В частности, при подведении итогов работы Белорусской

железной дороги на техсовете за 1996 г., было отмечено, что "___

половина случаев брака на дороге допущена в службе вагонного хозяйства". Ситуация осложняется тем, что постоянно растут потери от опасных отказов вагонов на гарантийных участках.

Поэтому научно обоснованное решение задачи по определению протяженности гарантийных участков железнодорожных линий - один из основополагающих моментов в выборе стратегии по содержанию парка вагонов и повышению безопасности перевозочного процесса. Для Белорусской магистрали характерны следующие условия, которые подчеркивают важность вопроса выбора протяженности гарантийных участков.

Во-первых, плотность железнодорожной магистрали (на 1000 км^ территории) в Республике Беларусь в 5,8 раза выше, чем в Российской Федерации, и в 4,6 раза, чем в среднем по СНГ.

Во-вторых, относительно высокой является грузонапряженность железнодорожных линий (4,6 млн тонно-километров). По этому показателю Белорусская железная дорога примерно в 2,5 раза превышает, например, Польские железные дороги. Чем выше названные показатели, тем ощутимее потери транспорта и экономики республики от нарушения безопасности движения.

- г -

В-третьих, ка полигоне Белорусской железной дороги доля вагонов собственности других государств остается высокой и колеблется от 35 до 45 %, что затрудняет управление процессами ремонта и обслуживания и приводит к снижению общей надежности вагонов.

И еще один аспект, который подчеркивает научную актуальность темы: все известные методы расчета параметров гарантийных участков базируются на детерминированном подходе, а реальные процессы, происходящие на транспорте в современных условиях, имеют явно вероятностную природу. В результате допускаются значительные ошибки, и принимаемые решения, направленные на обеспечение безопасности движения, оказываются малоэффективными.

Связь работы с научными программами и темами. Работа выполнялась в соответствии с планами НИОКР Белорусской железной дороги и Совета по железнодорожному транспорту СНГ.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы является разработка на основе формирования единой базы данных и вероятностного подхода системы комплексного обоснования протяженности гарантийных участков по условию надежности грузовых вагонов, обеспечивающей для сети Белорусской железной дороги высокий уровень безопасности эксплуатации вагонного парка. Реализация этой цели требует постановки и решения следующих основных задач:

1. Произвести анализ существующих методик и подходов к обоснованию протяженности гарантийных участков, классификацию отказов вагонов на них.

2. Разработать методику сбора статистических данных для расчета показателей, характеризующих эксплуатационную надежность как в целом для вагона, так и по его основным узлам. Исследовать полученные массивы данных {наработки на отказ) на предмет принадлежности их к тому или иному вероятностному закону.

3. Создать методику расчета протяженности гарантийных участков по условию надежности грузовых вагонов, разработать метод ранжировки узлов вагонов по их эксплуатационной надежности, предложить модели технического обслуживания вагонов на станциях гарантийного участка.

4. Дать практические рекомендации по определению протяженности гарантийных участков для условий изменения уровня доверительной вероятности в пределах от 0,10 до 0,90 и вероятности безотказного проследования поезда по участку от 0,80 до 0,99.

Научная новизна полученных результатов работы заключается:

-3 создании комплексной модели определения параметров гарантийных участков во взаимосвязи с эксплуатационной надежностью вагонов;

- ранжировке узлов грузовых вагонов по уровню эксплуатационной надежности;

- установлении вида и характеристик вероятностного закона, которому подчиняется наработка на отказ по важнейшим узлам вагона;

- разработке методики расчета квантилей наработки на отказ;

- теоретическом обосновании вероятностного подхода к выбору системы ТО на ПТО.

Практическая значимость полученных результатов. Теоретические выводы и практические приложения использованы для классификации гарантийных участков Белорусской железной дороги по огказо-опасности, что позволяет с максимальным эффектом использовать выделенные на развитие вагонного хозяйства средства, в разработанной на дороге "Инструкции осмотрщика вагонов". На Белорусской железной дороге внедрены разработанные автором диссертации инструктивно-методические указания "Конструкция и основные неисправности универсального сливного прибора цистерны". В настоящее время в службе вагонного хозяйства рассматривается схема территориального расположения ОТО.

Полученные в диссертационной работе результаты отвечают всем требованиям с позиции их готовности к внедрению.

Экономическая значимость полученных результатов. Предполагаемый эффект от внедрения определяется повышением безопасности на гарантийных участках на 6-9 %.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Ранжировка узлов вагонов по отказоопасности, наличие которой позволяет направленно использовать выделяемые материальные ресурсы как на совершенствование конструкции вагона, так и на повышение качества технического обслуживания.

2. Вероятностные законы распределения наработки на отказ ходовых частей, автосцепного и автотормозного оборудования, наличие и применение которых при расчете протяженности участков дает возможность применять вероятностные модели.

3. Методика расчета квантилей наработки на отказ при условии изменения уровня доверительной вероятности от 0,10 до 0,90 и вероятности безотказного проследования поездов по участку от 0,80 до

0,99.

4. Вероятностные модели расчета протяженности гарантийных участков, которые более адекватно, по сравнению с ранее предлагаемыми, описывают физику рассматриваемого процесса.

5. Результаты расчета протяженности гарантийных участков, впервые полученные при рассмотрении случайного процесса формирования эксплуатационной надежности как в целом вагона, так и его основных узлов.

6. Прогнозные модели, разработанные на основании анализа временных рядов, позволяющие прогнозировать протяженность гарантийных участков на ближайшув перспективу.

7. Методика оценки относительной экономической эффективности реализации предлагаемой протяженности гарантийных участков.

8. Модель процесса технического обслуживания вагонов на станциях гарантийного участка, учитывающая дисперсию продолжительности обработки состава, влияние на нее количества вагонов в составе, времени перехода бригады осмотрщиков с одного пути на другой.

Личный вклад соискателя. Все научные результаты, выносящиеся на защиту, получены лично автором. Внедрение разработок выполнялось под руководством автора.

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались:на Международной научно-практической конференции "Проблемы повышения функциональной и экономической устойчивости работы транспортного комплекса и его кадрового обеспечения в условиях рынка" £г. Гомель, 1993 г.); Международной научно-практической конференции, посвященной памяти профессора Н.З.Криворучко, "Актуальные вопросы совершенствования конструкций вагонов и развития вагоноремонтной базы" (г. Гомель, 1994 г.); П Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" (г. Москва, 1996 г.); Международной научно-практической конференции "Проблемы безопасности на транспорте" (г. Гомель, 1997 г.). Отдельные положения работы докладывались на ежегодных совещаниях руководящих работников вагонного хозяйства стран СНГ (1991-1997 гг.).

Опубликованность результатов диссертации. По результатам выполненных исследований опубликовано II научных работ, в том числе 4 статьи в журналах (г. Москва, г. Харьков), I авторское

свидетельство, I инструктивно-методическое указание для работников линейных предприятий Белорусской железной дороги (г. Минск), I патент.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников, включающего 116 наименований,и трех приложений. Она содержит 95 страниц машинописного текста, 21 рисунок, 28 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, сформулирована ее актуальность, новизна, цель и задачи исследования.

В первой главе "Постановка задачи. Обзор и анализ исследований по вопросам выбора протяженности гарантийных участков" указывается место парка грузовых вагонов в обеспечении безопасности движения поездов, отмечается тенденция снижения эксплуатационной надежности вагонов и причины,ее вызывающие. Приводится анализ существующих подходов к рассматриваемой проблеме.

Основные исследования, прямо или косвенно относящиеся к проблеме протяженности гарантийных участков, в свое время были выполнены под руководством доктора технических наук В.И.Гридюшко.

В последние годы развитие теории расчета параметров гарантийных участков осуществляется с применением математических методов, теории надежности. Наиболее ванные результаты о процессах прибытия и отправления поездов, их обработки и технического обслуживания, накопления и формирования составов были получены учеными БелГУТа (БелИШТа), ВКИЖГа, ДИИГа, ЛШГГа, МИИГа, НИШТа, ХЖГа: В.М.Акулиничевым, Е.С.Бузановой, В.И.Гридюшко, П.С.Грунтовым, Ю.В.Дьяковым, В.А.Ивашовым, Н.З.Криворучко, В.М.Лисенковым, А.М.Макарочкиным, Н.Г.Мартынах, Е.В.Нагорным, В.Я.Негреем, Н.В.Правдиным, В.Ф.Портновым, Г.К.Сеидеровым, В.И.Сенько, Й.Б.Сот-никовым, А.П.Ступиным, Э.Д.Тартаковским, П.А.Устичем, Н.И.Федотовым, А.В.Шиловичем.

Анализ выполненных исследований показал, что их можно разбить на четыре направления. Исследователи первого направления предлагают методики расчета протяженности гарантийных участков, основываясь на детерминированных значениях показателей надежности вагонов. Второе направление исследований посвящено безопасности работы вагонного парка и связано с расчетами параметров уровня технического обслуживания на станциях. Третья группа исследований посвящена влиянию надежности вагонного парка на пропускную способ-

ность линий. При этом предлагается зависимость для расчета коэффициента надежности работы технических участков, одним из факторов у которой выступает вероятность безотказной работы вагонного парка. Четвертое направление посвящено оценке влияния "человеческого фактора" на безопасность работы дороги.

Анализ четырех принципиальных направлений исследований по проблеме безопасности работы гарантийных участков позволяет отметить, что несмотря на достигнутые успехи практически все они базируются на детерминированном подходе. Не менее серьезным недостатком является и то, что отсутствует дифференцированный подход по факторам, причинам, основным подсистемам вагона, влияющим на протяженность участка. Сущность процесса управления такой системой, как "гарантийный участок", состоит в целенаправленном изменении ее состояний, которое обеспечивает достижение поставленной цели. Поэтому для расчета параметров системы "гарантийный участок" необходимо иметь объективную информацию о состоянии вагонного парка, отдельного вагона, его подсистем и элементов, выделить наиболее важные закономерности.

Вторая глава посвящена разработке вероятностно-статистической модели оценки параметров вагонного парка на гарантийном участке.

В работе приводится статистический материал о причинах крушений, аварий, браков в работе. Анализ этих данных позволил автору классифицировать причины отказов вагонов: неисправности ходовых частей, автотормозного и автосцепного оборудования, технический брак, коммерческий брак, непроход контрольно-габаритных установок, влияние других причин на задержку поезда на участке.

Для количественной оценки уровня работоспособности вагона на гарантийном участке автором приняты следующие показатели: параметр потока отказов, наработка на отказ, вероятность безотказной работы, продолжительность отказа и др.

По методике, предложенной диссертантом, были собраны следующие статистические данные: количество поездов, проследовавших по участку (Л'), количество вагонов, находящихся в поезде (/"), количество отказов, произошедших на участке (л ), длина гарантийного участка. Сбор данных осуществлялся по 32'гарантийным участкам Белорусской железной дороги за исследуемый период 1989-1995 гг. Такой объем информации (св. 60 тыс. наблюдений) и достаточно представительный временной■интервал позволили автору проанализировать динамику поведения вагона в эксплуатации и прогнозировать ближайшую перспективу. Для учета сезонности перевозок и условий, кото-

рые связаны с сезонностью и влияют на эксплуатационную надежность вагонов, отдельно велся учет по месяцам года.

Анализ результатов расчетов наработки на отказ позволяет сделать два вывода:

1. Наблюдается явная тенденция снижения эксплуатационной надежности вагонов. Так, например, если в 1989 г. математическое ожидание наработки на отказ по автотормозному оборудованию было равно 133520, то к 1994 г. оно снизилось до 85306 вагоно-км/отказ.

2. Установлена вероятностная природа формирования наработки на отказ в процессе эксплуатации грузовых вагонов.

Для дальнейших исследований и расчетов по вероятностным моделям был выполнен анализ обширного статистического материала на предмет принадлежности его одному из вероятностных законов: нормальному, Симпсона, показательному, Рзлея, Лапласа, Эрланга, экспоненциальному, Парето, Вейбулла, Коши, Арксинуса, логнормальному, X . Дня этого использовались стандартные программы. Например, было доказано, что наработка на отказ по грению буксового узла в 1989 г. подчинялась нормальному закону распределения с параметрами: математическое ожидание - 9,91.10 , среднее квадратическое отклонение - 6,68-Ю4 вагоно.км/отказ. По расчетам для 1994 г. наработка на отказ по отому узлу вагона соответствовала закону Лапласа с параметрами: Л « 8,37-10"^ и математическим ожиданием - 2,82-Ю4 вагоно.км/отказ.

На основе анализа полученных вероятностных законов распределения и их численных характеристик сделаны следующие выводы:

1. Наблюдается тенденция увеличения относительного размаха колебаний наработки на отказ (по критерию - коэффициент вариации). Например, наработка на отказ по автосцепному оборудованию характеризуется следующими значениями коэффициента вариации, %•. 1989 г. - 40,69; 1990 г. - 58,70; 1991 г. - 68,43; 1992 г. - 69,79;

1993 г. - 58,70; 1994 г. - 91,72; 1995 г. - 94,15.

2. Использование качественно новой вероятностной информации открывает возможность для ранжирования систем вагонов по отказо-опасности и выработать экономически оправданные решения для ее снижения. Например, для условий 1993 г. по огказоопасности системы вагона следует расположить в такой последовательности: автотормозное оборудование (52600), буксовый узел (55261), автосцепное оборудование (59184 вагоно-км/отказ).

В третьей главе "Расчет протяженности гарантийных участков по надежности грузовых вагонов в условиях риска" излагаются методика комплексного обоснования и результаты расчетов протяженности гарантийных участков.

Поскольку величина наработки вагона на отказ (Т(V ){£ ) вероятностная, предлагается зависимость для определения протяженности гарантийных участков

4. =■ ^РШ. (I)

где К V - расчетное значение (квантиль) случайной вели-

чины Т(Vпри заданном уровне доверительной вероятностиуЗ ; Р( £) - вероятность безотказного проследования поездов по гарантийному участку.

Если примем для расчета К V ¡(-.рас*. , то длина гарантийного участка будет явно завьшенной. Вероятность появления на участке вагонов с таким уровнем надежности будет мала. Другими словами, вагон не будет выдерживать такой "протяженности гарантийного участка", а железная дорога понесет существенные экономические потери как за счет остановки поездов на участке по причине отказа вагонов, так и в результате аварий и крушений (3^).

Для условия, когда в расчете будет участвовать величина Т( V » значительно увеличится вероятность востребования

вагоном (по условию его надежности) получаемой "протяженности гарантийного участка". При этом значительно повысится уровень безопасности движения поездов, но увеличатся расходы, связанные с содержанием инфраструктуры, обеспечивающей техническое обслуживание вагонов (32). Принципиальная графическая интерпретация процесса выбора расчетного значения наработки на отказ приведена на рис Л.

Существовавшие до настоящего времени подходы по определению протяженности гарантийного участка исходят из условия рассмотрения на участке объекта, которым выступает в целом вагон. В таком случае рекомендации по реализации предлагаемой протяженности участка являются весьма "размытыми". Выполненные исследования и полученные результаты показывают, что, например, для условий работы Белорусской железной дороги в 1990 г. математические ожидания наработки на отказ по буксовому узлу, автотормозному и автосцепному оборудованию были соответственно равны 80436, 133900, 129830 вагою-км/отказ. Шли получены аналогичные данные по всему рассматриваемому в работе периоду функционирования

Белорусской железной дороги (1989-1995 г г.). В связи с этим предлагается следующее условие выбора протяженности гарантийного участка:

Свят - /7)Сп (Солт, С^муп ) (2)

/<ГУ лАВГ лМС

где Сепм, Ьелг», Сел*» - соответственно протяженности гарантийных участков по условию надежности ходовых частей, автотормозного и автосцепного оборудования.

Графическая интерпретация процесса выбора расчетного значения наработки вагона на отказ

О

13 Л-

< н 1

1 ! А

1 1 1 1 ! 1

Сил

('ОЛИ

Сети

В свою очередь

Рис. I

С,- -т^^ра); ¿к - -т^апра).

(3)

Важным моментом в исследовании случайных процессов является анализ размаха колебаний случайных величин. Например, математическое ожидание наработки на отказ (1994 г.) составляет: для буксового узла-26059 вагоно-км/отказ, автосцепного оборудования - 30171 вагоно-км/отказ, автотормозного оборудования - 33564 вагоно-км/ отказ, а коэффициент вариации-соответственно 66,50 ; 91,70 ; 83,30 %. Отсюда следует принципиальный вывод: если математические ожидания величин наработки на отказ несущественно отличаются друг

от друга (26059, 30171, 33564), то по коэффициентам вариации такого заключения сделать нельзя. Расчеты показывают, что наибольшей неопределенностью будут обладать результаты расчета протяженности участка по надежности автосцепного оборудования.

В диссертационной работе разработан механизм нахождения квантиля (расчетного значения) наработки на отказ путем решения уравнения

где / (Т( V)g ) - плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины Т(V)/; Р - заданная вероятность попадания случайной величины T(V)/ в интервал Т( V )е - Т( V )fJpac4i

Ввиду трудоемкости, а часто и невозможности аналитического решения уравнения (4), автором была разработана программа STAT, реализованная на IBM. Были получены численные значения T(V раеч _ по каждой из причин отказа вагонов при изменении вероятности fi от 0,10 до 0,90 с шагом 0,05. Фрагмент такого расчета приведен в табл. I (по данным 1993 г., вагоно-км/отказ).

Анализ результатов данных табл. I и других расчетов позволяет отметить, что принадлежность случайной величины Т(V)( к тому или иному вероятностному закону является определяющим в расчете квантилей. Так,при переходе от уровняр> = 0,25 доуЗ =0,75 квантиль наработки для буксового узла изменился на 277 , автотормозного оборудования - 205 , автосцепного оборудования - 300 %. Не менее важный и следующий вывод: при уровне fi =0,25 расчеты протяженности участка следует вести по надежности буксового узла, а при Jb = 0,75 - автотормозного оборудования.

T(vj,

(4)

Таблица I

Причина отказа

У3

буксовый узел

автотормозное оборудование

автосцепное оборудование

0,25 0,50 0,75

29433 55261 81405

34471 52600 70729

29815 59184 88552

Результаты расчетов протяженности гарантийных участков для каждого из рассматриваемого года функционирования Белорусской железной дороги по трем наиболее отказоопасным узлам (буксовый

/зел, автотормозное оборудование, автосцепноэ оборудование) приведены в работе. Фрагмент такого расчета представлен в табл. 2 (1993 г. в километрах).

Таблица 2

Причина отказа

Значения Р(t )

0,80

0,84

0,88

0,92

Вуксовый узел

Автотормозное эборудование

Ивтосцепное эборудование

177 343 286

138 310 223

101 227 163

66 148 106

На рис. 2 приведены графики изменения расчетных значений протяженности гарантийных участков (1994 г.) для различных уровней /3 и Р(£>.

Графики изменения расчетных значений протяженности гарантийных участков (1994 г.)

250 км

200

150 100 50

a// t ir

'i' // // / / / б / / r

У // к-"' ' > У

) h /// V a xt

//;

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

А

Б - буксовый узел; Т - автотормоза: А - автосцепка; ---?(t) i 0.Й0; - Pit ) I 0,99

Рис. 2

В этой же главе предложена математическая модель расчета прогноза протяженности гарантийных участков. Фрагмент результатов расчета показан в табл. 3(2- коэффициент корреляции).

Таблица 3

Р(* )

Причина отказа

буксовый узел

автотормозное оборудование

автосцепное оборудование

модель

0,99 0,20

<?= 51,07. • ехр(0,17^)

£> = 0,95

С = 94,87 -- 12,63^

г = 0,98

г

- 168,70. ехр(-0,41^)

2 = 0,92

Наличие таких и аналогичных им зависимостей при различных значенияхи ?Ы > позволяют говорить о том, что:

1) требуется серьезное изменение ситуации с организацией технического обслуживания вагонов, в противном случае для обеспечения безопасности движения придется снижать протяженность гарантийных участков;

2) наиболее резкое повышение отказоопасности характерно для автосцепного оборудования, что требует сегодня особого внимания к этому узлу со стороны системы организации ремонта и технического обслуживания.

Для оценки относительной экономической эффективности при обосновании протяженности гарантийных участков на остове аналитических исследований получена зависимость

¿?-/- ехр (~Т0 /ТР)(/, т /т^

где Т _ гарантированное время "блокирования" отказа; Т

(5) сред-

нее время нахождения вагона на гарантийном участке; Тх - средняя продолжительность наработки вагона на отказ.

Предварительный анализ показал, что величина Т0 в основном определяется следующими факторами: конструкционная надежность узлов вагона, возраст парка вагонов, обеспеченность парка вагонов плановыми видами ремонта, уровень организации технического обслуживания вагонов на ПТО. Было установлено, что величина Т0 имеет достаточно тесную корреляционную связь с вероятностью восстановления работоспособности вагонов на ПТО На основании зависимости (5)

показано, что реализация предлагаемых мероприятий на Белорусской «селезной дороге позволит повысить безопасность движения на 6-9 %.

В главе 4 "Модель процесса технического обслуживания вагонов на станциях гарантийного участка" приводятся анализ существующих подходов к расчету продолжительности обслуживания составов бригадой ЛТО, отмечаются весьма существенные их недостатки.

В частности, трудоемкость технического обслуживания одного вагона - величина вероятностная и описывается одним из законов распределения. Поэтому для устойчивой работы ПТО необходимо обязательно учитывать дисперсию продолжительности обработки состава. Зависимость для расчета данного параметра имеет вид

где/7? - среднее число вагонов в составе; ^ - число групп работников в одной бригаде ПТО; - длительность технического обслуживания одного вагона.

На продолжительность обработки оказывают влияние также неопределенность продолжительности технического обслуживания одного вагона, время на переход бригады с одного пути на другой, состояние (занятые, свободные) входных и выходных участков ПТО.

Исследования позволяли оценить погрешность расчета средней продолжительности обслуживания состава. Для средних условий погрешность расчета этой важной величины составляет 5-27 %. Наибольшая из них характерна для высоких уровней загрузки выходного канала и большого количества путей в парке. Относительная погрешность расчета величины ¿7о снижается при увеличении трудоемкости технического обслуживания одного вагона и количества вагонов в составе. С ростом числа групп работников в одной бригаде погрешность расчета имеет тенденцию к росту.

ОСНОВНЫЕ вывода и реюмкндации

I. Анализ известных научных исследований по проблеме безопасности работы системы "гарантийный участок" позволяет отметить, что они носят фрагментарный характер, базируются на детерминистических позициях. Одним из принципиальных недостатков современного состояния теории является отсутствие дифференцированного подхода к оценке влияния состояния отдельных подсистем и элементов вагона на безопасность работы гарантийного участка.

2. Доказано, что наработка на отказ как в целом для вагона, так и до основным узлам является случайной. Установленные основные закономерности распределения колебаний данной величины целесообразно использовать при построении вероятностных моделей функционирования вагонов на гарантийных участках. В частности, показано, что наработка на отказ по буксовому узлу подчиняется нормальному закону распределения с параметрами: Т( V ) в -- 99096 вагоне-км/отказ, 6" с 66834 вагоно- км/отказ.

3. Созданная методика расчета квантилей наработки на отказ позволяет выполнить необходимые расчеты для любого из законов распределения случайной величины при изменении Ji от 0,10 до 0,90 и Pit) от 0,80 до 0,99. Основу методики составляет разработанный алгоритм моделирования, реализованный на IBM. Установлены численные характеристики изменения квантилей при переходе от одного

к другому уровню fe . Для отдельных узлов вагона они колеблются от 120 до 300 что требует повыпенного внимания к оценке экономической эффективности мер, направленных на повышение безопасности движения.

4. Исследования показали, что для современного состояния вагонного парка характерно изменение уровней опасности важнейших его узлов. Вместо традиционной очередности¡"буксовый узел - автосцепное оборудование - автотормозное оборудование", принятой во многих нормативных документах, необходимо перейти х системе: "автосцепное оборудование - буксовый узел - автотормозное оборудование". Это требует внесения серьезных изменений в систему отслеживания поведения основных узлов вагона в эксплуатации.

5. Выполненные по вероятностным моделям расчеты показали, что фактически установленные протяженности гарантийных участков на Белорусской железной дороге в отдельных случаях значительно (до 200 %) превышают расчетные. Поэтому для таких участков требуется принятие срочных мер, направленных на повышение эксплуатационной надежности по отхазоопасным узлам вагона на основе адекватной их ранжировки, установленной в диссертации, а также совершенствование схемы размещения ИГО.

6. Для оценки и прогноза безопасности работы гарантийных участков целесообразно использовать разработанные в диссертации модели, полученные на основании анализа временных рядов. Установлен высокий уровень корреляции между расчетной протяженностью гарантийного участка и временным фактором ( £ = 0,92-0,98). Боль-

екистсо моделей носят экспоненциальный характер.

7. Установлено, что для повышения точности расчета продолжительности обслуживания состава необходимо учитывать время на обслуживание одного вагона, количество групп в бригаде работников, загрузку выходного канала, количество путей в парке ПТО. При этом точность расчетов, по сравнению с традиционным подходом, повышается на 5-27 %,

СЛИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сенько В.И., Еычек И.С. Вероятностно-статистическая модель Белорусской дороги в управлении надежностью и сохранностью парка грузовых вагонов // Проблемы повышения функциональной и экономической устойчивости работы транспортного комплекса и его кадрового обеспечения в условиях рынка: Тез. докл. Международной науч.-практ. конф. / БелГУТ. - Гомель, 1993. - С. 91-92,

2. Бычек И.С. Прогнозная модель расчета протяженности гарантийных участков по условию надежности грузовых вагонов // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. -Харьков, 1997. - № 3. - С. 5-6.

3. Патент № 1877. Устройство для измерения износа гребня поверхности катания колесных пар / Бычек И.С. и др. Опубл. 15.05.97 г.

4. Сенько В.И., Негрей В.Я., Еычек И.С. Оценка безопасности работы гарантийных участков // Актуальные вопросы совершенствования конструкций вагонов и развития вагоноремонтной базы: Тез. докл. Международной науч.-практ. конф., посвященной памяти профессора Н.З.Криворучко, 3-4 ноября 1994 г. / БелГУТ. - Гомель, 1995.

- С. 32-33.

5. Бычек И.С. Обоснованность протяженности гарантийных участков - резерв повышения безопасности перевозочного процесса // Проблемы безопасности на транспорте: Тез. докл. Международной науч.-практ. конф. / БелГУТ. - Гомель, 1997. - С. 53.

6. Бычек И.О., Вахрушсв А.Н., Коваленко Л.К. Конструкция и основные неисправности универсального сливного прибора цистерны.

- Минск: ДЦНТИ Белорусской ж.д., 1997. - 12 с.

7. Сенько В.И., Бычек И.С. Обоснование оптимальной длины гарантийных участков железнодорожных линий // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта: Тез. докл. П Международной науч.-техн. конф. Т.1 / ШИТ. - М., 1996. - С.87.

8. Сенько В.И., Вгоек И.С. Управление надежностью грузовых вагонов на гарантийных участках // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - Харьков. - 1997. - № I. -С. 79-60.

9. Сенько В.И., Еычек И.С. Настрой на ударную работу // Железнодорожный транспорт. - 1986. - № 3. - С. 42-44.

10. А.с. К' 573408. Лоток для разворота цилиндрических изделий в горизонтальной плоскости / Бычек И.С. Опубл. 27.05.74 г.

11. Бычек И.С., Рябов И.И. Методы определения неисправных сливных приборов ж.-д. цистерн // Л.-д. транспорт. Сер. Вагоны и вагонное хозяйство: ЭИ / ЦНИИТЭИ МПС. - 1988. - Вып. 2. - С. 1-11. '

РЕЗЮМЕ БЫЧЕК Иван Степанович

ОБОСНОВАНИЕ ПРОТЯЖЕННОСТИ ГАРАНТИЙНЫХ УЧАСТКОВ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ (ПО УСЛОВИЮ НАДШЮСТИ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ)

Вагон, эксплуатационная надежность, возраст, наработка на отказ, временной ряд, протяженность участка, уровень доверительной вероятности, вероятность безотказного проследования поездов, ПТО, техническое обслуживание

Работа посвящена исследования процессов санкционирования гарантийных участков, влиянию на их параметры состояния парка вагонов. На основании выполненного анализа о причинах и количестве отказов вагонов произведена ранжировка узлов вагонов по откадо-опасности, доказана вероятностная природа формирования наработки на отказ. Установлена принадлежность случайной величины - наработки на отказ - к одному из известных вероятностных законов, получены их количественные значения параметров. Разработана методика расчета протяженности гарантийного участка по вероятностным моделям, определяющими факторами которой являются расчетные значения (квантили) наработки на отказ и вероятность безотказного проследования поезда по участку. Предложена методика расчета квантилей наработки на отказ при изменении уровня доверительной вероятности от 0,10 до 0,90. Получены конкретные результаты расчета протяженности гарантийных участков по надежности буксовых узлов, автотормозного и автосцепного оборудования. Рекомендована прогнозная модель для оценки протяженности гарантийного участка на ближайшую перспективу. Разработана методика оценки относительной эффективности предложенных протяженностей гарантийных участков. Предложена модель процесса технического обслуживания вагонов на станциях гарантийного участка.

РЭЗШЭ БЫЧАК 1ван Сцяпанав1ч

АБГРУНТАВАНЙЕ ПРЛЦЕГЛАСЦ1 ГАРАНТИЙНЫХ УЧАСТКАУ ЧЫГУНК1 (ПА ЛЮВЕ НАДЗЕЙНАСЦ1 ГРУЗАВЫХ ВАГОНАУ)

ВАГОН, ЭКСПЛУАТАЦЫЙНАЯ НАДЗЕЙНАСЦЬ, УЗРОСТ, НАПРАЦОУКА НА АДМОВУ, ЧАСОВЫ РАД, ПРЛЦЯГЛАСЦЬ УЧАСТКА, УЗГОВЕНЬ ДАВЁРНАЙ 1МА-ВЕШАСЦ1, ШВЕРНАСЦЬ БЁЗАДМОУНАГА НАК1РАВАНШ ЦЯГНШУ, Ш'А, ТЭХН1ЧНАЕ АБСЛУГОУВАННЕ

Работа прысвечана даследванню працэса^ функцкянхравання гарантийных участка}?, уплыву на хх параметры стану парка вагонау. На падставе выкананага анализу аб прычынах х колькасцх адмоу вагона^ правадзена раняыроука вузлоу вагонау па адмованебяспечнас-цх, даказана хмавернасная природа фармхравання напрацоунх на ад-мову. Выяулена прнналеянасць выпадковай вел1чын1 - напрацоукх на адмову - да аднаго а вядомых хмавернасных оаконау, атрыыаны Хх колькасныя значэннх параметра^. Распрацавана методыка разлхку працягласцх гарантыйнага участка па хмавернасных мадзлях, вызна-чаючымх фактарам! якой з'яуляюцца разлхковыя значащи (квантылх) напрацоукх на адмову 1 1мавернасць безадмоукага накхравання цяг-нхка па участку. Прапанавана методыка разлхку квантилей напрацоукх на адмову пры эмяненнх узроугао давернай хмавернасцх ад 0,10 да 0,90. Атрыманы канкрзтныя вынхх! разлхку працягласц! гарантийных участка^ па надзейнасцх буксавых вузлоу, аутатармазнога х ау-тасчзпнога абсталявання. Рэкамендована прагнозная мадэль для адз-накх працягласцх гарантыйнага участка на блхжзйшую перспективу. Распрацавана методыка адэнакх адноснай эфектыунасцх прапанаваных працягласцей гарантийных участкау. Прапанавана ыадэль працэсу тэхн1чнага абслугоування вагонау на станциях гарантыйнага участка.

Summary

Ivan St, Bychek

Grounds of Length of Uail*»ay Guarantee Sactions (cunnccU.l with the Safety of freight cars)

Ca r , mai n t enauce reliability, age . rutin ing I <* copnei l.v. temporary row, sect ion length, lev«1 of confide» 11«1 probob i1i tv . probability of unfailing train running. PTO, maintenance

The work ties Is with invest i «a t ins the processes of gun run to«? sections functioning, influencing: upon their parftmentors of rol1ing s tock condi tion, On the b&s is of the onolys i s rnado on tho reasons and quanti ty of car refusal, ranging cat- units has hewn made. Tho probab iIi st i c nature of farming the running for re fu«aI has been proved. The belonging of casual uuotil I ty . ruim.ing out for refusal, to one of known probabilistic laws has been stole*]. Their qualitative values of parameters have been obtained. Thv methods of calculating the guarantee section length in probabilistic models hove boon worked out. Thf? de t e rm i n .i factors of these methods are calculating valuos {qvmnt i f) of running out for refusal end the probability of faultless train running on the section. The methods of calculating quanti 1« of running out for refusal with chong i ng the level of con f j den t i n1 probability from 0.10 till 0,30 linve been offerud. The real results of calculating guarantee sections length in reliability of axle boxes , autorea tic coup 1 ing etjuipmen t havo been obtnvi nod . Prognostication maodel for evaluating the quoranlee cesction length in the nearest perspective has been rocommendod. T)m methods of evaluating the relative efficiency of suggested quarenteo section lengths have been worked out. The mod«I of Lho process of cars maintenance on the stations of quarentee section has been suggested.

Научное издание БЫЧЕК Иван Степанович

ОБОСНОВАНИЕ ПРОТЯЖЕННОСТИ ГАРАНТИЙНЫХ УЧАСТКОВ (ПО УСЛОВИЮ НАДЕЖНОСТИ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ)

05.22.07 — Подвижной состав и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано х печати 20.01.98 г. Формат бумаги бОхМ'Ль.

Бумага писчая № 1. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд л. 1,23. _Тираж 100 экз. Зак. 237._

Ротапринт типографии ЕелГУТа, 246022, г. Гомель, ул. Кирова, 34. Лицензия ЛП № 75 от 12.0J.93 г.