автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение эффективности вагонного хозяйства на основе использования новых информационных технологий

Введение.

1 Состояние вопроса. Постановка задачи.

1.1 Общая характеристика объекта исследования.

1.1.1 Вагонное хозяйство.

1.1.2 Информационная база вагонного хозяйства.

1.2. Обзор исследований, направленных на повышение эффективности вагонного хозяства.

1.3. Основные проблеммы вагонного хозяйства и пути их разрешения.

1.4. Цели и задачи диссертации.

2 Основные положения к разработке математической модели вагонного хозяйства.

2.1 Терминалогия, предположения и допущения.

2.2 Структурообразующий элемент модели вагонного хозяства.

3 Методика расчетного обоснования нормативного срока службы и параметров системы ремонта вагона.

3.1 Целевая функция.

3.2 Учет требованиий к обеспечению безопасности движения.

3.3 Методика расчета потребности в плановых ремонтах.

3.4 Математическая постановка задачи.

3.5 Алгоритм решения задач.

3.6 Структура базы исходных данных.

3.7 Основные результаты.

4 Расчетное обоснование перспективной системы ремонта и сроков службы грузовых вагонов.

4.1 Конкретизация базы исходныхданных.

4.2 Определение оптимальных параметров системы ремонтов.

На ремонты и техническое обслуживание, модернизацию вагонов в настоящее время требуются огромные затраты финансовых средств, материальных и трудовых ресурсов. Эти затраты с каждым годом возрастают по мере ускоренного старения парка из-за отсутствия его обновления. В то же время вследствие уменьшения грузооборота на железных дорогах значительно сократилось финансирование содержания инфраструктуры вагонного хозяйства (ВХ).

Этими причинами объясняются усилия руководства и специалистов транспорта, направленные на поиск ресурсосберегающих технологий. Важнейшим резервом в этом деле является информатизация отрасли.

С середины 90-х годов прошлого столетия идет поэтапное внедрение автоматизированной системы пономерного учета, контроля дислокации, анализа использования и регулирования вагонного парка на железных дорогах России (ДИСПАРК). Главная побудительная мотивация заказчиков этой системы - прекратить обезличенное и связанное с этим бесхозяйственное использование грузовых вагонов по назначению [28, стр.15].

На самом деле, с помощью системы ДИСПАРК представляется возможным отойти также от обезличенной формы организации ремонта и технического обслуживания грузовых вагонов. Действительно, в настоящее время сформирован банк данных (электронная картотека), в котором фиксируются 56 технических показателей по каждому вагону: собственник вагона, где и когда построен, место и дата последнего планового ремонта, даты и причины отцепок вагона в текущие ремонты и т.п. Организовано электронное слежение за "географией" вагона и его состояниями (в поезде, на поездных путях грузополучателя, в ремонте), а также за всеми операциями. которые выполняются над вагоном в пути следования. Этих сведений уже достаточно, чтобы рассматривать систему ДИСПАРК в качестве универсального механизма сетевого масштаба для реализации в условиях эксплуатации тех, или иных оптимальных решений по отношению буквально каждого вагона. 5

Для этого необходимо располагать моделями, адекватными существующей или перспективной информационной базе отрасли. Последнее, в свою очередь, предполагает разработку не только неких технологий и организационных форм использования потенциала работников отраслевой науки различного профиля при создании моделей функционирования ВХ в целом, но и участие упомянутых работников в совершенствовании работы системы ДИСПАРК.

Так, в настоящее время эта система в основном, как указано выше, ориентирована на задачи совершенствования использования вагонов по назначению.

Она пока не позволяет получать достаточно качественные по точности и номенклатуре исходные данные к задачам совершенствования системы ремонта и обеспечения безопасной эксплуатации вагонов.

Настоящая диссертационная работа направлена на решение указанных задач, что по - нашему мнению будет способность повышению эффективности вагонного хозяйства.

Заключение

1. Одним из важнейших способов ресурсосбережения на транспорте является информатизация отрасли. Налажен автоматизированный сбор и хранение эксплуатационной информации относительно каждого грузового вагона. Впервые появляются реальные возможности налаживания обратных связей сетевого масштаба в системе управления техническим состоянием грузового вагонного парка. Однако, эффективность информации вагонного парка пока низка по причине отсутствия задач и моделей функционирования ВХ и его составных частей, адекватных возможностям современной информационной базы. Данная работа направлена на устранение указанного недостатка.

2. Анализ исследований в области эксплуатации и организации ремонта грузовых вагонов, фактических данных о работе ремонтных предприятий и других материалов позволил сформулировать основные проблемы относительно основных функций ВХ и возможные пути их разрешения. Для их реализации необходим системный подход, учитывающий сложные взаимодействия многочисленных факторов, влияющих на показатель качества работы ВХ. Инструментом реализации системного подхода в настоящей работе является математическая модель вагонного хозяйства.

3. ВХ характеризуется своей структурой, т.е.связями между ее составляющими и факторами. Поскольку с помощью системы технического обслуживания и ремонта вагонов происходит упорядочивание мероприятий по исполнению основных функций ВХ, то упомянутая система может выполнять роль структуры ВХ. Этим объясняется идея построения математической модели ВХ на основе задачи расчетного обоснования параметров системы ремонта вагонов.

4. Разработанная на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа методика оптимизации системы ремонта вагонов, адаптирована к существующей информационной базе отрасли. Разработана программа эксплуатационных наблюдений за техническим состояние вагонов, адекватная стандартному плану испытаний на надежность. Предложена методика определения параметров роста эксплуатационных затрат по мере старения вагона, определены их конкретные значения применительно к полувагонам. Для практической реализации оптимальных межремонтных пробегов на базе системы ДИСПАРК разработана и функционирует система контроля и обеспечения своевременной постановки вагонов в ДР. Определены оптимальные параметры системы ремонта полувагонов, которые составляют вторичные параметры состояния ВХ. Так, оптимальные значения: нормативного срока службы полувагона - 30 лет; количество КР - три, а остальные оптимальные параметры приведены в тексте. Ожидаемый экономический эффект при переходе к этой системе ремонта от ныне действующей (на каждые 100000 вагонов) составит не менее 80 млн.у.е. в год. Выяснено также, что отказ от постановки полувагонов в ДР по календарной наработке в пользу постановки в ДР по пробегу (при ныне действующих предельных пробегах) привел к отрицательному экономическому эффекту.

5. В работе оценена экономическая целесообразность (с учетом требований безопасности движения) проектирования полувагонов, в структуре системы ремонтов которых предусмотрен капитально-восстановительный ремонт. Дана также экономическая оценка мероприятиям по продлению ресурса отслужившим срок службы полувагонам. Так, при нормативе затрат на КВР в 200 тыс.руб. величина продленного ресурса равна 12,44 года (при структуре последнего ремонтного цикла, равном 14).

6. Сформулирована задача оптимизации первичных параметров состояния ВХ, предложен алгоритм ее решения. Для этого данная задача редуцирована в многошаговый процесс выработки управляющих решений в форме модели динамического программирования. В состав первичных параметров состояния ВХ входят данные, характеризующие цену вагонов, возрастной состав парка вагонов, коэффициенты роста затрат на ремонты по мере старения вагона, мощность ремонтного хозяйства и т.п.

127

7. Приведен тестовый числовой пример оптимизации трех параметров состояния ВХ -необходимый этап разработки программного комплекса для оптимизации произвольного числа параметров состояния ВХ на основе многомерной модели динамического программирования.

1. Инструктивные указания о порядке составления отчетных и учетных форм по вагонному хозяйству М.: Транспорт, 1980.-118с.

2. Устич П.А., Карпычев В.А., Овечников М.Н. Надежность рельсового нетягового подвижного состава М.: И.Г. Вариант, 1999-416 с.

3. Инструктивные указания для осмотрщиков вагонов М.: Транспорт, 2000-135 с.

4. Типовой технологический процесс технического обслуживания грузовых вагонов. М.: Транспорт, 1998.-36.с.

5. Устич П.А. Макухин В.М., Меланин В.М. Научные основы проектирования системы «вагон-среда». М.: МИИТ, 1996.-214с.

6. Логинов А.И. Исследование по установлению фактических сроков службы основных типов грузовых вагонов и их узлов. М.: ВНИИВ, вып. 4, 1967.-C.27-30.

7. Кузьмич Л.Д. Ускоренные испытания вагонных конструкций на усталостную прочность. М.: Тр ВНИИВ, вып. 14., 1971, с. 31-33.

8. Артамоновский В.П., Деркач Б.А. Оценка надежности модернизированных рам тележек электропоездов при отсутствии отказов в опытной партии. М.: Тр. ВНИИВ, вып. 34, 1978.-с.51-53.

9. Фаерштейн Ю.О., Бабаев В.Н. Служба надежности в вагонном хозяйстве и вагоностроении // ж.-д. Транспорт, 1975, №1, с.55-58.

10. Фаерштейн Ю.О. Надежность вагонов: информационное обеспечение .// ж-д. Транспорт, 1983, №5, с. 34-36.

11. Сендеров Г.К., Орлов М.В. Разработка методики сбора и результаты обработки информации о надежности грузовых вагонов. М.:Тр. ВНИИЖТ, вып.583, 1978. с.47-49

12. Камаев О.Б., Пранов A.A. и др. Сбор информации о надежности // ж.-д. Транспорт. 1988, №1-с 36-37.

13. Кузьмич Л.Д., Харитонов В.А. Исследование методов определения надежности вагонов по неполным выборкам. М.: Вестник ВНИИЖТа, 1979, №3 с. 39-41.

14. Портнов Ю.Ф. Оценка показателей надежности ж.д. вагонов на этапе испытаний М.: Вестник ВНИИЖТ., 1975, №6 с.40-42.

15. Гридюшко В.И. Исследование надежности грузовых вагонов и пути повышения их работоспособности. М.: Тр. ВНИИЖТ, 1974, вып. 524,66 с.

16. Базовский И. Надежность. Теория и практика. М.: МИР, 1965.-375 с.

17. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении. М.: Изд. Стандартов, 1977.- 264с.

18. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных систем управления М.: Энергия, 1977.- 282 с.

19. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности М.: Наука, 1965,- 453с.

20. Барлоу Р., Прошан ф. Математическая теория надежности. М.: Сов. Радио, 1969.- 484 с.

21. Вопросы математической теории надежности технических систем. М.: Под ред. Б.В.Гнеденко. М.: Радио и связь, 1983,-376с.

22. Райкин А.Л. Элементы теории надежности технических систем. М.: Сов. Радио, 1978.- 280с.

23. Болотин М.М., Второва Т.В., Гоголев A.B. Прогнозирование и оптимизация мощности депо по ремонту грузовых вагонов // Вопросы проектирования, эксплуатации и ремонта вагонов: Сб. трудов МИИТа, М.: 1981- с.8-19.

24. Устич П.А. Моксяков А.П., Ванслов Ю.Д. Определение оптимальной периодичности плановых ремонтов подвижного состава. // Механизация и автоматизация производства М., 1989, №11, с 35-37.

25. П. А. Устич, Л. Б. Вологдина, В. Б. Митюхин, Н. В. Петров. Оценка безопасности эксплуатации грузовых вагонов на основе новых информационных технологий. ЦНИИ ТЭИ №3-4,2001,39.

26. Нагорный Е.В., Хаба И.И. Совершенствование технического обслуживания вагонов на сортировочных станциях. Киев: Техника, 1987, 110 с.

27. Инструктивно-методические указания по размещению и совершенствованию работы ППВ и ПТО М.: Транспорт, 1982. 38с.

28. Тишкин Е.М. Автоматизация управления вагонным парком М.: Интекс, 2000 , 224 с.

29. Шилович A.B. Обоснование выбора рационального варианта организации работы осмотрщиков-ремонтников ПТО при обслуживании длинносоставных поездов. М.: Тр. МИИТа, вып. 837, 1990. с.133-142.

30. Шилович A.B. Определение рационального варианта организации работы осмотрщиков -ремонтников ПТО // ж.-д. Транспорт Р.ЖАВИНИТИ-1989. -№5. Реф. 5В108-с13.

31. Гридюшко В.Н., Бугаев В.П., Криворучко Н.З. Вагонное хозяйство. М.: Транспорт, 1988286 с.

32. Устич П.А. Система технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов М.:, 1989, -154 с.

33. Мишарин А., Информатизация важнейшее средство повышения эффективности работы отрасли. // Железнодорожный транспорт 1999, № 9 -с. 19-23.

34. Дружинин Г.В. Учет свойств человека в моделях технологий. М.: МАИК « Наука\Интерпериодика», 2000, -327 с.

35. Вагоны Под.ред. Шадура JI.A. М.: Транспорт, 1980. 440 с.

36. Красковский А.Е. Митюхин В.Б., Вологдина Л.Б. и др. Оценка уровня безопасности по числу отказов вагонов. // Железнодорожный транспорт, №11. 54-60.

37. Мартынюк Н.Г. Бузанова Е.С. Станилевич В.В. и др. Анализ мощности вагоноремонтных депо сети железных дорог МПСВ и перспективы изменения их загрузки // ж-.д. транспорт Сер. Вагоны и ваг . хозяйство. Ремонт вагонов. ОИ/ ЦНИИТЭИ. 2000 вып. 3-е. 1-27.

38. Зыков Ю.В. , Сеидеров Г.К., Ступин А.П. и др. Управление техническим состоянием парка грузовых вагонов, //ж.д. Транспорт Сер. Вагоны и вагонное хозяйство. Ремонт вагонов. ОИ//ЦНИИТЭИ МПС. 2001. Вып. 1 с. 23-37

39. Чупейкина Л.Г. Сметное финансирование грузовых вагонных депо. //ж.д. транспорт Сер. Вагоны и вагонное хозяйство. Ремонт вагонов ОИ//ЦНИИТЭИ МПС. 2001. Вып. 1 с. 3344.

40. Дедков В.К., Северцев H.A. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. М.: Высшая школа, 1976, 405с.

41. Скиба И.Ф. Организация, планирование и управление на вагоноремонтных предприятиях. М.: Транспорт, 1978, 343 с.

42. Болотин М.М., Воротников В.Г. Новая технология ремонта вагонов //железнодорожный транспорт, №9, 1991, с. 29-33.

43. Горский A.B., Воробьев A.A. Оптимизация системы ремонта локомотивов. М.: Транспорт, 1994, 210 с.

44. Токарев Г.Г. Рациональные сроки службы автомобилей М.: Автотранспорт., 1962, 79 с.

45. Колегаев Р.Н. Экономическая оценка качества и оптимизация системы ремонта машин. М.: Машиностроение., 1980, №4, с. 59-62.

46. Бородай С.М. Система ремонта и повышение работоспособности вагонов. // железнодорожного транспорта, 1980, №4, с. 59-62.

47. Кабенин Н.Г. Аналитический метод расчета срока службы паровоза. // Техника железных дорог., №6, 1953, с. 7-10.

48. Вентцель Е.С. Исследование операций М.: Сов. Радио, 1972, 551 с.

49. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем М.: Наука, 1968.,356 с.

50. Динамика вагона. Под ред. Вертинского С.В., М.: Транспорт,1991,-360с.

51. Элементы теории надежности технических систем / Под ред И.А. Ушакова М.: Сов. Радио, 1978,280 с.

52. Беллман Р. Динамическое программирование, И.Л., 1960, 400 с.

53. Ильичев А.В., Волков В.Д. Грущанский В.А. Эффективность проектируемых элементов сложных систем. М.: Высшая школа 1982, 280 с.

54. Калашников В.В. Качественный анализ поведения сложных систем методом пробных функций М.: Наука, 1978, 247 с.

55. Конструирование и расчет вагонов. Под.ред. В.В. Лукина М.: УМК МПС, 2000, 731 с.

56. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: сов. Радио, 1973 , 440 с.

57. Гриненко Я.Ф., Царев P.M. Научные основы управления производством на ж.д. транспорте. М.: МИИТ, 1976, 108 с.

58. Райкин А.Л. Элементы теории надежности технических систем. М.: Сов. Радио, 1978, 280 с.

59. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. М.: МИР, 1978, 187 с.

60. Разработка предложений по дальнейшему совершенствованию конструкций вагонов на основе анализа обследования технического состояния, включая автотормоза. Отчет/ МИИТ; 0284.0045097. М.: 1983, 175 с. (Рук.темы Котуранов В.Н.)

61. Барзилович Е. Ю., Каштанов В. А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М. : Сов. Радио, 1971,271с.

62. Аяшева Д. К. Исследование влияния ритмичности деповского ремонта грузовых вагонов на повышение эффективности и качества работы. Дисс. на соискание учен. ст. к.т.н. ТашИИТ, 1979,176с.

63. Артюхов В.Я. Оптимизация структуры ремонтного цикла тепловозов с применением ЭВМ. Кандидатская дисс, Ом ИИТ, 1985,184с.

64. Бугаев В.П. Совершенствование организации ремонта вагонов. М.: Транспорт, 1982,152с.

65. Гличев А.В. Экономическая эффективность технических систем. М.: Экономика, 1971, 270с.

66. Горский А. В., Козырев В. А. Принципы построения оптимальной системы ремонта. В кн.: Электроподвижной состав. Эксплуатация. Надежность. Ремонт. М.: Транспорт, 1983, с,239-252.

67. Деповской ремонт грузовых вагонов ж. д. СССР колеи 1520мм. Руководство (ЦВ\3935) М.:Транспорт,1981

68. Исаев И. П., Журавлев С. Н., Седов В. И. Разработка оптимальной системы ремонта. М.: Железнодорожный транспорт, 1970 №10,с.40-44

69. Исаев И. П., Горский А. В., Козырев В. А. Определение оптимальных параметров системы ремонта ЭПС. М.: Надежность и контроль качества, 1977 №10, с.31-38

70. Капитальный ремонт грузовых вагонов ж. д. СССР колеи 1520 мм. Руководство (ЦВ \4204), М.: транспорт, 1985

71. Костров В. Б. Анализ фактического срока службы полувагонов \\ Вестник ВНИИЖТа, 1983, № 2, с.33-35

72. Приказ МПС № 7 ЦЗ от 18.12.95г. Об изменении периодичности плановых видов ремонта грузовых вагонов колеи 1520мм

73. Устич П. А., Алексюткин Б. А. И др. Оптимизация периодичности плановых ремонтов грузовых вагонов \\ Вестник ВНИИЖТа, М.: 1987, №6, с. 36-39.

74. Лапидус В. А. Зачем у нас занимаются качеством.\\ Надежность и контроль качества. № 2,1996.

75. Веснин В.А. Непараметрическая гарантированная оценка дисперсии при контроле качества // Надежность и контроль, №2, 1996.

76. Смирнов А. П. Определение значений длительности гарантийных обязательств и срока службы технических изделий.\\ Надежность и контроль качества. №3, 1997.

77. Ножевников А. М. Надежность и сохранность вагонов\\Железнодорожный транспорт, 1971,№ 2,с.46

78. Шишков А. Д. , Дмитриев В. А., Гусаков В. И. Организация, планирование и управление производством по ремонту подвижного состава. \ Под ред Шишкова А. Д.1. М: Транспорт, 1997. 343с.

79. Нагруженность элементов конструкции вагона. Под ред. В. Н. Котуранова М. : Транспорт, 1991,234с.

80. Котуранов В. Н. , Болотин М. М., Устич П. А., Моксяков А. П., Проблемы и перспективы развития информационной системы ж. д. транспорта \\ Механизация и автоматизация производства., 1991, №3, с.29-32

81. Кирилюк А В. АСУ в вагоноремонтном производстве. М.: Транспорт, 1978, 175с.

82. Селиванов А. И. Основы теории старения машин. -М.: Машиностроение, 1964,404с.

83. Бронштейн Л. А., Лейдерман С. Р. Определение оптимального срока службы подвижного состава автомобильного транспорта.\\ Труды Московкого инженерно-экономического института. Bbin.XIV. -м.: Автотранспорт, 1961, 79с.

84. Jorgenson D. W. и др. Optimal replacement policy. Amsterdam; North Yolland Publishing Company; 1967

85. Гриненко Я.Ф., Царев P.M. Научные основы управления производством на железнодорожном транспорте. Часть II М.: МИИТ, 1976,- 108с.

86. Устич П.А., Иванов A.A. Некоторые принципы и технология системного проектирования вагона. // Автоматизация и современные технологии, №9, 1998.-е. 12-17.

87. Мартынюк Н.Г., Ступин А.П., Кирилюк A.B., Райков Г.В. Этапы разработки и становления АСУ вагонным хозяйством- М.: ЦНИИТЭИ МПС, сер. Вагоны и вагонное хозяйство, 1997-51с.

88. Инструкция осмотрщику вагонов. ЦВ-ЦЛ-408.,-М.: транспорт, 2000,-135с.

89. Котик М.А., Емельянов A.M. Природа ошибок человека-оператора.-М.¡Транспорт, 1993,-251с.

90. Анисимов П.С., Мотовилов К.В., Гусев М.И. Пути повышения качества технического обслуживания вагонов. Железнодорожный транспорт №4, 1993.

91. Анисимов П.С. Мотовилов К.В., Гусев М.И., Мисевич В.Н. Важный фактор обеспечения безопасности движения ./ Железнодорожный тр-рт №10,1994.

92. Анисимов П.С., Мотовилов К.В. Влияние человеческого фактора при техническом обслуживании вагонов на ПТО на безопасность движения поездов Тр. МИИТа кн.1 2000г.

93. Митюхин В.Б. Зависимость числа отцепок вагонов от их эксплуатационных показателей. Труды третьей научно-практической конференции "Безопасность движения поездов", МИИТ, 28-29 марта 2002, II -21.

94. Вологдина Л.Б., Митюхин В.Б., Петров Н.В., Красковский А.Е., Кузнецов М. В. Исследование и прогнозирование технического состояния вагонного парка на основе анализа баз данных ГВЦ. «Автоматика, связь, информация» № 6, 2000, 43.

95. Красковский А.Е., Вологдина Л.Б., Митюхин В.Б., Петров Н.В., Кузнецов М.В. Влияние возрастной структуры и эксплуатационных показатеей парка грузовых вагонов на безопасность движения. ЦНИИ ТЭИ № 4, 2000, 28.