автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Разработка и обоснование сроков службы и системы технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов

003461581

На правах рукописи

ЛХАМЖАВЬТн1Г<

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ И СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ (НА ПРИМЕРЕ ПОЛУВАГОНОВ УЛАН-БАТОРСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ)

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009 г.

1 2 7дг,д

003461581

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ) на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент ИВАНОВ Александр Анатольевич доктор технических наук, доцент СЕРГЕЕВ Константин Александрович кандидат технических наук, доцент СИРИНА Нина Фридриховна Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС)

Защита состоится «25» февраля 2009 г. в УЗ часов на заседании диссертационного Совета Д 218.005.01. в Московском государственном университете путей сообщений (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, 15, ауд. 2505.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИТа.

Автореферат разослан « » января 2009 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу университета.

Учёный секретарь диссертационного Совета, д.т.н., доцент

А.В. Саврухин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Улан-Баторская железная дорога (УБЖД) является важной составной частью инфраструктуры народного хозяйства Монголии. Достаточно сказать, что на долю железной дороги приходится около 97% общего грузооборота страны.

Отсюда следует особая важность обеспечения успешного функционирования УБЖД, которое во многом зависит от эффективности работы ее вагонного хозяйства (ВХ).

Это означает, что обеспечение перевозочного процесса работоспособным подвижным составом следует осуществлять не любой ценой, а при минимальных издержках при обеспечении безопасности движения приемлемом уровне. Это возможно при постоянном совершенствовании технической базы предприятий и повышении квалификации персонала ВХ.

Отправной точкой при планировании этой работы должно быть расчетное обоснование параметров системы технического обслуживания и ремонта (ТОР) вагонов и нормативных сроков их службы. При этом необходимо учитывать возрастной состав парка вагонов, интенсивность использования его по назначению, требования к обеспечению безопасности движения и т.п.

К сожалению, до настоящего времени отсутствует методология всестороннего комплексного анализа действующей системы ТОР вагонов и методики ее расчетного обоснования. Это явно не способствует принятию эффективных технических и организационных решений в ВХ УБЖД.

Данная диссертационная работа направлена на устранение указанных недостатков.

Цель работы. Разработка инструментария для научного планирования мероприятий, направленных на совершенствование технической базы предприятий ВХ и организации ремонта. Роль упомянутого инструментария играет методика расчетного обоснования нормативного срока службы, структуры и параметров системы технического обслуживания вагонов.

Проведенные с этой целью исследования включают в себя решение следующих основных задач: разработки методов сбора и обработки эксплуатационных данных о повреждениях и отказах вагонов, реальных затратах на различные типы ремонтов и технического обслуживания, возрастном составе парка вагонов и т.п.; критический анализ действующей системы ТОР грузовых вагонов, методы и принципы организации их

технического содержания; в рамках оптимизации системы ТОР вагонов и их сроков службы выбора объекта оптимизации, критерия оптимизации и ограничений на объект оптимизации. Кроме того, разработан алгоритм и программное обеспечение для решения поставленной задачи; оценки ожидаемого экономического эффекта, получаемого благодаря переходу от действующей системы ТОР к предлагаемой оптимальной.

Объект исследования. Система ТОР вагонов на УБЖД.

Предмет исследования. Оптимизация системы ТОР, сроков службы и периодичности контроля технического состояния вагонов в эксплуатации.

Методы исследования. Исследования выполнялись на основе методов математического анализа, теории вероятностей, математической статистики и теории надежности.

Научная новизна. При оптимизации системы ТОР вагонов непосредственным образом впервые учитывались такие составляющие эксплуатационной среды как оборот вагона и протяженность гарантийных участков ПТО. Кроме того, разработана методика расчетного обоснования протяженности гарантийных участков ПТО вагонов.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается: - использованием обширного статистического материала, накопленного на предприятиях УБЖД, что позволяет учитывать при расчетах конкретные условия эксплуатации;

использованием классических методов теории вероятностей, математической статистики.

Практическая ценность. Методика оптимизации системы ТОР и сроков службы позволит на научной основе строить техническую политику в области ВХ УБЖД в части совершенствования информационной базы, разработки технических требований к закупаемым за границей вагонам, нормирования гарантийных участков ПТО вагонов и параметра безопасности подвижного состава и т.п.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научно-технических конференциях (Москва, МИИТ), заседаниях кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа, заседании НТС УБЖД.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано четыре статьи, из них одна в издании, рекомендованном ВАК по специальности 05.22.07.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии. Общий объем составляет 175 стр.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко обоснована актуальность темы диссертации.

В первой главе на основе анализа проблем ВХ УБЖД сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Техническое содержание подвижного состава можно определить как процесс парирования его отказов и повреждений - случайных для персонала ВХ и по времени, и по месту обнаружения, и по своим последствиям, и по причинам возникновения, и по требуемым средствам и ресурсам для их устранения, и по объемам восстановительных работ, и т.п.

Кроме того, чтобы придать упомянутому процессу функцию хотя бы частичного управления техническим состоянием подвижного состава в число мероприятий ВХ обычно включаются меры предупредительного характера, в основном двух типов:

планирование во времени и по объемам работ по контролю технического состояния подвижного состава, по поддержанию и восстановлению его работоспособности;

модернизация морально устаревших агрегатов и элементов вагонных конструкций, которая должна осуществляться не только на предприятиях ВХ, но и путем разработки технических требований на новые конструкции вагонов.

Следовательно, эффективность работы ВХ обусловлена не только техническим уровнем вагоноремонтной базы и организации технического содержания, но также прочностью и надежностью вагонных конструкций.

Большой вклад в развитие научно-методических основ совершенствования вагоноремонтной базы и организации ремонта внесли М.М. Болотин, A.JI. Бородовский, В.П. Бугаев, В.И. Гридюшко, A.A. Иванов, В.А., Ивашов, A.B. Кирилюк, Н.З. Криворучко, В.Ф. Криворудченко, Н.Г. Мартынюк, К.В. Мотовилов, М.В. Орлов, Г.В. Райков, К.А. Сергеев, Н.Ф. Сирина, В.И. Сенько, Г.К. Сендеров, И.Ф. Скиба, A.C. Ступин, П.А. Устич, A.B. Шилович, И.И. Хаба и др.

Вопросам совершенствования вагонных конструкций, методов оценки НДС и динамических характеристик посвящены работы П.С. Анисимова, А.Н. Балалаева, С.В. Беспалько, Ю.П. Бороненко, С.В. Вертинского, В.В Кобищанова, Е.П. Королькова, В.Н. Котуранова, Л.Д. Кузьмича, Т.В.

Лисевич, B.B. Лукина, В.Г. Мышкова, Л.Н. Никольского, E.H. Никольского, М.Н. Овечникова, М.М. Соколова, В.Н. Филиппова, В.Д. Хусидова, Л.А. Шадура и др.

Обзор выполненных исследований показал, что по-прежнему независимо развиваются в основном две упомянутые выше ветви исследований по вагонному делу. Методическое объединение указанных направлений дает возможность заниматься совершенствованием не отдельных элементов транспортной системы, а в целом, оценивая новые решения, в рамках производственно-технологических систем.

Между тем, в последние 10-15 лет появились доступные для инженерных исследований научные методы и, главное, информационные технологии, позволяющие разрабатывать модели, при помощи которых представляется возможным согласовывать параметры подвижного состава и т.н. эксплуатационной среды в рамках единой модели относительно наперед выбранного критерия. Основой указанного методического объединения, согласно результатам МИИТа, может стать новый объект исследования — система «вагон - эксплуатационная среда». Поэтому указанный новый объект в соответствии с поставленной целью подвержен исследованию в диссертационной работе. Цель настоящей работы состоит в разработке инструментария для расчетного обоснования мероприятий, направленных на совершенствование технической базы предприятий ВХ УБЖД, организации ремонта и технического обслуживания грузовых вагонов с учетом их прочности и надежности.

Во второй главе разработана усовершенствованная методика оптимизации системы технического обслуживания и ремонта вагонов.

При разработке модели системы «вагон - эксплуатационная среда» в данной работе придерживались следующих принципов:

1. Нецелесообразно разрывать жизненный цикл вагона на две независимые части: «проектирование - конструирование - изготовление вагона» и «использование его по назначению - техническое обслуживание-ремонт- исключение из инвентарного парка»;

2. Адекватность модели новым информационным технологиям;

3. Соблюдение запрета на оптимизацию показателей безопасной эксплуатации вагонов относительно критериев чисто экономического содержания;

4. Основная цель исследования рассматриваемой модели должна состоять в минимизации риска принятия ошибочного планового решения руководством транспорта.

Под эксплуатационной средой вагона понимается следующая триада: процесс использования вагона по назначению, интенсивность которого определяется его оборотом, среднесуточным пробегом и прочими показателями;

динамическая, климатическая, технологическая и прочие виды нагруЖенности вагона, интенсивность которых определяет процесс накопления повреждений в материале конструкции;

технический уровень предприятий ВХ, который характеризуется их мощностью, стоимостью и качеством технического содержания вагонов.

Наибольшие трудности возникают при моделировании второй составляющей эксплуатационной среды. Чтобы их обойти, в контур рассматриваемой модели целесообразно вписать действующую на УБЖД информационную систему, благодаря которой каждому мероприятию, направленному на совершенствование конструкции вагонов, технологий и организации ремонта можно поставить в соответствие изменение интенсивности потока отказов подвижного состава.

Как видно, модель «вагон - эксплуатационная среда» описывает взаимодействие вагона и предприятий ВХ, в ходе которого происходит расходование ресурсов предприятий, и ресурса вагона. Существует ли, обобщенно говоря, такой регулятор, с помощью которого можно было бы оптимальным образом регулировать расход упомянутых ресурсов во времени? Вторая проблема состоит в следующем. Система «вагон -эксплуатационная среда» состоит из элементов различной природы. Поэтому возникает потребность в неком связующем звене, которое позволило бы рассматривать их в рамках общей математической модели.

Как показано в научных трудах МИИТа, ключом к разрешению и первой и второй проблемы является использование системы ТОР вагонов. Для этого был предложен математический аналог системы ТОР в виде матрицы межремонтных пробегов

',2 Ьт,

¡22 кг • ■ 'гщ * - 'и, (1)

Л- 1.2 Кг ■ ^п тя

каждый элемент ltJ которой есть j-й межремонтный пробег в пределах /-го ремонтного цикла. Здесь с помощью параметров mi,m2,..;m„, удовлетворяющих неравенствам mj<m2<...<mn, (2)

задается структура системы ТОР вагонов.

Матрица (1) обладает следующими свойствами: число ее строк на единицу больше числа ЗР за срок службы вагона; количество элементов в /-ой строке на единицу больше числа ДР в пределах /-го ремонтного цикла системы ТОР вагона;

сумма всех элементов матрицы — пробег вагона, за его срок службы.

Благодаря перечисленным свойствам матрицы (1) ее допустимо считать в качестве математического аналога системы ТОР вагонов, Кроме того, данная матрица отражает важную характеристику вагона - его срок службы. Поэтому она является подходящим объектом оптимизации.

Рассматриваемая матрица (1), обладает еще одним полезным для решения поставленной задачи свойством. Она приспособлена к наложению на ее элементы ограничений, позволяющих учитывать требования безопасной эксплуатации вагонов, а также возможности ремонтной базы.

В самом деле, было отмечено выше, что на систему ТОР следует смотреть как на механизм регулирования расхода ресурсов ВХ и вагонных конструкций во времени. Очень важно, чтобы упомянутое регулирование происходило на базе оптимальной относительно заранее выбранного критерия системы ТОР вагонов.

В связи с этим в работе сформулированы требования к методике оптимизации системы ТОР. В частности, отмечается, что для многоуровневой иерархической системы управления железнодорожным транспортом целевая функция должна отражать качество функционирования системы на ранг выше рассматриваемой, в данном случае - вагонного хозяйства. Поэтому в качестве целевой функции принят такой показатель УБЖД как себестоимость единицы пробега (СЕП) вагона.

С учетом указанных обстоятельств сформулирована задача, направленная на оптимизацию структуры и параметров системы ТОР парка вагонов конкретного типа в виде задачи на условный экстремум:

' f{l,j) -> min; (3)

(4)

-Z—aSs. (5)

щи

Здесь Д/у) - целевая функция, определенная на множестве матриц типа (1); \щ - параметр безопасности вагона, под которым понимается максимально допустимый пробег вагона между его глубокими диагностиками; М -мощность ремонтного хозяйства вагонов рассматриваемого типа; П(10) -функция, определенная на множестве матриц типа (1), значение которой есть потребность в плановых ремонтах вагонов рассматриваемого типа в течение интересующего нас календарного года; а - коэффициент технологического запаса мощности ремонтного хозяйства вагонов рассматриваемого типа; е -коэффициент, учитывающий уровень точности эксплуатационных данных (0,05-0,1). Требуется на множестве допустимых матриц типа (1) выбрать ту, на которой целевая функция достигает минимума. Под допустимой матрицей понимается матрица, удовлетворяющая неравенствам (4) и (5).

В качестве целевой функции к задаче (3)-(5) принято выражение

2Х

/(/,) = £!-Ш*--ГШ-+д (6)

при выводе которого учитывались затраты на приобретение вагона, на проведение деповских ремонтов (ДР), заводских ремонтов (ЗР), на текущее техническое содержание вагона, а также издержки других хозяйств УБЖД. Здесь п — количество ремонтных циклов системы ТОР вагона за срок его службы; т, - структура 1-го ремонтного цикла; Ядр0 - затраты на /-Й ДР в пределах г'-го ремонтного цикла; - затраты на ;'-й ЗР; ац и Ьц - параметры роста затрат на текущее содержание по мере старения вагона в у-й межремонтный период в пределах 1-го ремонтного цикла; покупная и

ликвидная стоимость вагона соответственно; О - издержки других (кроме ВХ) хозяйств УБЖД, приведенные к одному вагону, приходящиеся на единицу пробега вагона.

Поскольку область определения целевой функции (6) состоит не только из квадратных матриц, то возникает потребность в переходе от матричного к скалярному аргументу этой функции. Для этого по формуле

М^т^п, (7)

определяется количество межремонтных пробегов за срок службы вагона.

Удельные затраты на приобретение вагона, проведение плановых ремонтов и издержек других хозяйств УБЖД, имеющих убывающий характер на соответствующих интервалах срока службы вагона,

компенсируются возрастающими удельными затратами на его текущее техническое содержание. Последнее говорит о существовании глобального минимума целевой функции (6).

Для вычисления потребности в ДР и ЗР вагонов рассматриваемого типа П(iy) использована разработанная в МИИТе методика и соответствующий программный комплекс.

Неравенство (4), отражающее требование к обеспечению безопасной эксплуатации вагона, свидетельствует о том, что каждый элемент 4 матрицы типа (1) не должен быть больше параметра безопасности вагона 1Бд

/,=1шп(/<э\/вд). (8)

где (k = \,N)~ к-й экономически наивыгоднейший пробег, определяемый на основе решения задачи на безусловный экстремум /(/¡,)->min. (9)

В задаче (3) - (5) использовано заранее определенное оптимальное значение параметра 1Бд, что продиктовано третьим из сформулированных выше принципов разработки модели «вагон-эксплуатационная среда».

Методика оптимизации параметра 1щ с учетом множества факторов является сложной задачей и заслуживает отдельного рассмотрения. В настоящей работе использована методика получения нижней оценки этого

параметра 1БД = p\(t)-Fr1(t)-...-Fr„(t)dt, (10)

с

где F,{t) (» = 1,«) - вероятность безотказной работы /-го элемента за время t.

При этом, каждый элемент конструкции, включаемый в расчетную схему должен одновременно иметь ограниченную контролепригодность в эксплуатации и последствия его разрушения чреваты крушением поезда.

Разрушение подобных элементов конструкции обычно происходит внезапно для персонала железных дорог, что позволяет воспользоваться экспоненциальным законом распределения их наработок до указанных событий. В этом случае выражение (10) для оценки 1бд приобретает вид

(П)

где f, - средняя наработка /-го элемента конструкции вагона до разрушения; от, - кратность /-го элемента в конструкции вагона; п - количество элементов, включенных в расчетную схему. Для оценки величины t, были использованы данные эксплуатационных наблюдений за техническим состоянием вагонов.

С помощью неравенства (5) моделируется согласование экономически наивыгоднейших параметров системы ТОР с возможностями ремонтного

хозяйства вагонов рассматриваемого типа, которые оцениваются его мощностью М. Введение в неравенство коэффициента а исключает вариант работы ВХ на пределе своих возможностей, без чего трудно обеспечивать требуемый уровень качества ремонта и устойчивую работу предприятий.

Структурирована база исходных данных и разработан алгоритм решения задачи (3) - (5).

В третьей главе разрабатывается методика расчетного обоснования протяженности гарантийных участков ГГГО вагонов.

Важность решения этой задачи заключается в необходимости, во-первых, нормирования неотъемлемой компоненты системы ТОР вагона — периодичности контроля технического состояния вагонов в условиях эксплуатации на технических станциях. Отметим, что в приказах руководства УБЖД, регламентирующих системы ТОР вагонов, отсутствует рассматриваемая компонента. Во-вторых, - научно обосновать координаты размещения на УБЖД предприятия ВХ. В-третьих, - нахождения возможности управлять зависящими от ВХ факторами, влияющими на увеличение маршрутной скорости движения поездов, которая является важнейшим показателем работы железнодорожного транспорта. Речь идет о нахождении некой формулы влияния на протяженность безостановочного пробега вагона таких факторов как затраты на содержание НТО, периодичность ДР, квалификация и техническая вооруженность осмотрщиков вагонов, прочность, котнтролепригодности и надежность вагонных конструкций, а также риск аварии и крушения поездов.

В основе метода решения рассматриваемой задачи лежит словесно сформулированная модель функционирования действующей системы своевременного обнаружения имеющегося на конкретном вагоне опасного повреждения. Допустимо упомянутую систему представить в виде одного действующего на рассматриваемом ПТО осмотрщика и (&-1) резервных его коллег, каждый из которых находится на своем ПТО. Резервный осмотрщик начинает действовать после допущенного брака осмотрщиком предыдущего ПТО, не обнаружившего имеющегося на вагоне рассматриваемого опасного повреждения. Этот процесс продолжается до тех пор, пока либо один из (А-1) осмотрщиков не обнаружит злополучное повреждение, либо его (по нашему допущению) обязательно обнаружат в рамках очередного планового ремонта. Здесь к — максимально возможное число попыток обнаружения имеющегося на вагоне опасного повреждения в течение его пробега, начиная от момента появления в нем этого повреждения и до очередного планового ремонта.

Таким образом, объектом рассмотрения должно быть не каждое ПТ'О в отдельности, а множество этих предприятий, которые проходит вагон в межремонтный период, что соответствует пробегу, равному величине 1бд при существующей стратегии ДР. Нас интересует не просто расчетным образом обоснованное решение рассматриваемой задачи, а оптимальное решение.

В качестве объекта оптимизации примем вектор пробегов вагона

Я =(*■.*,.....*Л (12)

где х1 (/ = 1,и) - пробег вагона до /-го контроля технического состояния на интервале (0,/ед), начиная отсчет его с нуля.

Требуется найти не только оптимальные значения но и

оптимальное число п.

В качестве целевой функции к искомой оптимизационной задаче использована функция двух случайных аргументов, первый из которых есть непрерывная случайная величина £,- наработка вагона до появления в нем опасного повреждения, а вторая - дискретная случайная величина и, закон распределения которой удобно представить в виде следующей табл. 1.

Таблица 1

Закон распределения К

Значения случайной величины ч 1 0

Вероятность случайной величины Р' 1-р,

Здесь р, - вероятность того, что осмотрщик /-го ГГТО обнаружил имеющееся на вагоне опасное повреждение, а (1 -р,) - вероятность брака в его работе.

С помощь этой случайной величины представляется возможным в рамках рассматриваемой методики учитывать влияние на результат контролепригодности конструкции вагона и т.н. человеческого фактора решения задачи (квалификации, технологической и трудовой дисциплины осмотрщика). А случайная величина £ позволяет учитывать прочность и нодежность вагонных конструкций.

Итак, аргументы целевой функции ¿¡и vi характеризуют процесс появления и обнаружения опасных повреждений вагонных конструкций. Неслучайные же факторы, влияющие на результат решения задачи учитываются с помощью параметров с и V искомой целевой функции. Эти параметры составляют, так сказать, экономическую суть системы своевременного обнаружения опасных повреждений подвижного состава.

Параметр с - затраты на однократный контроль технического

состояния вагона с = 0,16—, (13)

где 5 — среднемесячные затраты на содержание и обеспечение работы ПТО; N — количество вагонов, проследовавших через данную станцию за указанный период времени; 0,16 - удельный вес затрат труда на контроль технического состояния вагонов на ПТО.

Параметр и — усредненное значение экономических потерь УБЖД из-за пребывания вагона в скрытом аварийном состоянии (САС) в течение

единицы пробега — (14)

'вд

где Я - усредненное значение ущерба из-за крушения поезда по вине ВХ; Л — проектный уровень риска крушения за указанный период.

С помощью параметра V имеется возможность выйти на расчетное обоснование тарифов страхования перевозок грузов на железных дорогах.

По своему смысловому содержанию целевая функция есть математическое выражение эксплуатационных затрат УБЖД на обеспечение своевременного обнаружения опасных повреждений и компенсации ущерба из-за возможных аварий и крушения. Для компенсации упомянутого ущерба следует подумать о создании специального фонда накопления средств путем страхования грузов, для чего и ввести в рассмотрение параметр V.

Судя по размерности аргументов целевой функции, она определена на оси х пробегов вагона. Требуется выразить эту функцию через элементы вектора пробегов Д, (12). Обозначим целевую функцию через при

этом для упрощения индекс / при случайной величине у опустим, полагая, что уровень квалификации осмотрщиков вагонов УБЖД примерно одинаков. Структура целевой функции такова, что затраты на компенсацию последствий аварий и крушений поездов уравновешиваются затратами на организацию своевременного обнаружения опасных повреждений вагонов в эксплуатации. Поэтому существование экстремума целевой функции не вызывает сомнений

Поскольку аргументами целевой функции являются случайные величины, то сама функция принимает случайные значения. В таком виде оставлять целевую функцию для решения поставленной задачи неприемлемо. Для устранения указанной преграды была последовательно усреднена функция С0„(ц£) сначала по величине ц а затем и по случайной величине £

Так, математическое ожидание рассматриваемой функции при п=4 имеет вид

4С, при 4 > 1т ;

4С + (1т-4)и,при X4 <4<.1Щ\

ЗС + К^-^Н^ + К'вд-^ + Ф-Я), ф» 2С + [(ЛГ, - 4)и + С]Р + [(Х4 - 4У» + 2С]Р(1 - Р) + * '

А/Л^^^^^ + К'вд-^ + гф-Р)2, ири Х2 <4 <Х};

С + [(ЛГг - £)и]Р + [(X, -£)и + 2С]Р(1 -Р) + [(*4-,?)> + ЗС]Р(1 -Р)2 +

[(X, -1)о + С]Р + [(Х2 -1)и + 2С]Р(1 - />) + [(ДГ, - $ )и + ЗС]С1 - Р)2 Р + + [{X, - 4У> + 4С](1 - Р)3 Р + [(/вд - £ )> + 4С\\ - РУ , при О < 4 * X,

Можно заметить определенную рекуррентную закономерность в последних четырех формулах этого соотношения. Это позволяет заменить их одной формулой

п-4-1

& + -£>-> + ф + р ]Г(1 - р)' -#)и + (5 + 1)с]+

+ [('та+ ¿)с](1 - р)1"", прихк <4 < , где к = 0,л-1.

Тем самым, для дальнейшего решения поставленной задачи имеется выражение для математического ожидания функции С?д„( по случайной функции удля любого п.

Взяв теперь математическое ожидание от функции по

случайной величине £ получим целевую функцию в виде, приспособленном

(16)

для использования в оптимизационнои задаче,

•м

ма0п (4) = ¡о!К (Х)С/р(Х)+ат) ■ я/вд),

(17)

где Р(х) - функция распределения наработки £ вагона до появления (не до обнаружения) опасного повреждения;

ма^(4)^м([м^(у,4)\ (18)

Зная Г(х), требуется найти такой вектор пробегов вагона до контролей технического состояния (в пределах между соседними плановыми ремонтами (0,/ед)), на котором целевая функция (18) принимает минимальное значение.

Данная задача вполне разрешима, однако существует весьма серьезное препятствие. По нашим данным даже крупнейшие транспортные системы, включая РЖД, не располагают действующим механизмом сбора и накопления эксплуатационных данных, пригодных для идентификации функции распределения Щх).

С учетом указанного обстоятельства целевая функция использована в

настоящей работе в предположении отсутствия информации о Г(х). Как

видно из структуры правой части (18), существует такая функция р"(х), на

которой достигается максимум эксплуатационных потерь тахМ?с (£) (19)

р я

Получаемая при этом погрешность, пойдет гарантированно в запас безопасности движения. Правда, этот запас может быть слишком большим.

Теперь остается на интервале (0,1Бд) выбрать такой вектор пробегов до контролей технического состояния Д,, на котором выражение (20) принимает минимальное значение, что можно записать в виде шт тах КЮ0 (20)

которое, соответственно, и является искомым критерием оптимизации пробегов вагона до контролей технического состояния на интервале (0,/ед).

Методика решения подобных минимаксных задач известна. В данном случае оптимальные пробеги х/ (/ = 1 ,л), в которые следовало бы контролировать техническое состояние вагона, могут быть вычислены по формуле

где п — наибольшее п, при котором выполняется неравенство

ср V + ср(2 - р)п + 2(с-рЫа)<0 (22)

Для оценки протяженности гарантийного участка ПТО можно

использовать выражение / = —. (23)

п

Формула (22) может быть использована при более совершенной форме организации контроля технического состояния вагонов в эксплуатации -каждого в отдельности вагона, например, в рамках действующей в настоящее время системы централизованного пономерного учета вагонов, функционирующей в РФ.

Задавшись исходными данными (см. табл. 2), с помощью формулы (24) проведен анализ влияния некоторых из указанных выше факторов на протяженность гарантийного участка ПТО вагонов. Заметим, что приведенным данным соответствует тариф на страхование пробега вагона (V), равный 100 руб. за 1000 км пробега.

Влияние на 1,у та)сих важных факторов как брак в работе осмотрщиков (1 -р), затраты на контроль технического состояния вагона показано в виде номограмм, например см. рис. 1. Эти данные удобно представить в виде матрицы (см. табл.3).

1 Таблица 2

Значения исходных данных__

Фактор Обозн. Размерн. Значение

Усредненное значение ущерба от крушения поезда П руб. 360-106

Параметр безопасности вагона 1.5Д мес. 30

Проектный риск крушения поезда Я - 10"4

Среднесуточный пробег вагона 1ср.сут. км 400

Таблица 3

Матрица длин гарантийных участко» ¡¡у, км

Стоимость одного осмотра с, руб./вагон Вероятность брака осмотрщика (1 -р), (-)

0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3

1 739 798 853 904 952 1000 1043 1087 1122

1,275 835 902 963 1020 1078 1128 1176 1228 1276

1,5 907 978 1045 1111 1169 1224 1278 1329 1379

2 1049 1132 1208 1281 1348 1417 1476 1538 1594

3 1285 1387 1481 1572 1659 1739 1809 1885 1954

4 1487 1607 1714 1804 1914 2004 2093 2182 2258

Из последней таблицы видно, что при увеличении затрат на контроль технического состояния вагона (а значит и на зарплату осмотрщиков) с 2 до 4 руб., безостановочный пробег вагона при вероятности брака в работе осмотрщика ((1-Ра)=0,55) может быть увеличен с 1281 до 1804 км, т.е. на 523 км. Расчеты показали, что при 1Бд, равном, наприм<5р, 20 мес. упомянутый пробег вагона может быть увеличен с 854 до 1203 км, т.е. на 349 км. Тем самым увеличиваются такие важные транспоргные показатели, как маршрутная скорость поездов, оборот вагона и др., а также сократятся расходы ВХ за счет уменьшения количества ПТО на железной дороге.

—С=4

—«—с=1,5 —в—с=1,275

/'д, (-) 0.7 0.6 0.5_0.4 _1 15 2 2.5 3 3,5 4 с, руб.

(км)

Рис. 1. Номограмма влияния с и р на величину ¡¡у. Как известно, брак в работе осмотрщиков может иметь и имеет порой весьма серьезные последствия. В то же время эта категория работников в

основном полагается на т.н. органолептические методы обнаружения опасных повреждений. Причем на контроль технического состояния вагона даже в сложных погодных условиях выделено в среднем 40-60 сек. Для успешной работы осмотрщик должен не только хорошо знать и понимать особенности работы основных агрегатов вагона и поезда в целом, но и обладать хорошим зрением, обонянием, слухом и осязанием, а также определенными чертами характера и психофизиологическими свойствами, например, наблюдательностью, дисциплинированностью, способностью и волей принимать ответственные решения, и т.п. Это тот набор качеств, которыми в совокупности обладает незначительный процент работников.

Для привлечения на конкурсной основе в штат осмотрщиков, отвечающих указанным требованиям, транспортная наука должна указать, по крайней мере, необременительные для экономики транспорта источники финансирования резкого повышения их заработной платы.

Приведенные выше данные позволяют ставить в практической плоскости следующий вопрос. На сколько следует увеличить безостановочный пробег вагона (поезда) для получения такого экономического эффекта, которого с избытком хватило бы на повышение в 23 раза заработной платы рассматриваемой категории работников. При этом должен быть обеспечен уровень безопасности движения, по крайней мере, не ниже, чем до повышения заработной платы осмотрщикам.

Транспортная наука в полной мере сможет реализовать указанную задачу, если она, во-первых, сможет располагать данными о реальном уровне качества работы осмотрщиков (/?,) и, во-вторых, будет иметь возможность определять оптимальные значения протяженности гарантийных участков ПТО (1гу) относительно экстремума целевой функции (17).

Для этого следует разработать и внедрить общесетевую автоматизированную систему (АСК) своевременного обнаружения опасных повреждений вагонов, находящихся в эксплуатации.

По данным АСК можно будет не только обеспечить гласный контроль качества работы буквально каждого осмотрщика вагонов (в том числе осмотрщиков-пролазчиков), но и тем самым повысить эффективность работы ревизорского аппарата дороги. По специальной методике впервые представляется возможным идентифицировать Р(х) — функцию распределения наработки того или иного узла или агрегата вагона до появления опасного повреждения.

В четвертой главе приведено расчетное обоснование

перспективной системы ТОР и сроков службы полувагонов УБЖД.

Наиболее трудоемким этапом решения явля£:тся этап конкретизации базы исходных данных, структура которой приведена во второй главе.

Для получения зависимости затрат на плановые виды ремонта вагонов по мере их старения проанализированы фактические затраты на проведение этих ремонтов, выполненных в течение 2006 г. и девяти месяцев 2007 г. для полувагонов различных годов выпуска (изготовления), В табл. 4 и табл. 5 приведены фрагменты этой информации.

Таблица 4

№ Номер Дата Дата Дата Результаты Результаты

вагона последнего постановки последнего калькуляции, калькуляции,

ДР вДР ЗР туг. у.е.*

1 810549 2003-12-25 2007-01-12 2005-01-12 451971 381,7

2 810655 2004-01-15 2007-01-22 2005-01-20 369079 311,7

3 810663 2004-01-14 2007-01-04 2005-01-04 397669 335,9

* - калькуляция расходов ведется в Монгольских тугриках,' в расчетах приняты условные единицы, пересчитанные по курсу 1184 у.е./Монгольский тугрик

Таблица 5

Фрагмент данных о затратах в 2007 г. на ЗР полувагонов 1987 г. выпуска

№ Номер вагона Дата последнего ЗР Дата постановки в ЗР Дата последнего ДР Результаты калькуляции, туг. Результаты калькуляции, у.е.

1 812172 1997-05-06 2007-01-23 2006-01-03 4380146 3699,4

2 812560 1997-03-26 2007-01-26 2006-01-02 3266026 2758,5

3 812529 1997-07-23 2007-03-02 2006-02-16 3096185 2615,0

На основании обработки подобной информации для различных годов выпуска полувагонов получены теоретические зависимости роста затрат на плановые ремонты по мере старения вагонов. При аппроксимации эксплуатационных данных линейной функцией вида

у=ах+Ь (24)

с помощью метода наименьших квадратов получены оценки параметров а и Ъ этой функции (см. табл. 6).

Таблица 6

Год ПР а, у.е./год Ь, у.е Год ПР а, у.е./год Ь, у.е.

2006 ДР 0,72 333,0 2007 ДР 1,03 345,47

ЗР 3,27 2904,2 ЗР 2,03 3861,5

Согласно полученным данным оказалось, что величина средних расходов на ремонт новых вагонов и вагонов, отслуживших более 10 лет,

различаются примерно на 10% для ДР и на 5% для ЗР. Полученные результаты ставят под сомнение достоверность информации, заносимой в дефектные ведомости и бухгалтерские отчеты. Поэтому в настоящей работе рост затрат на ДР и ЗР по мере старения вагона смоделированы. Расходы на плановые ремонты приняты на уровне средних затрат на один ремонт (для ДР - равными 380 у.е., для ЗР - 3900 у.е.), а рост затрат на плановые ремонты по мере старения вагона моделируются с помощью введения в рассмотрение трапециидальных матриц межремонтных пробегов типа (1).

Остановимся вкратце на методике оценки параметров а,у и Ьу - роста затрат на текущее техническое задержание. Их значения получены в соответствии с соотношениями

+ иь,^ь'„+ь;+ь; (25)

где - параметры роста затрат на техническое обслуживание, контроль технического состояния и безотцепочный ремонт вагонов на ПТО; а*, Ь" - параметры роста затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт при подготовке нагона к перевозкам на ППВ; о",Ь" - параметры роста затрат на текущий отцепочный ремонт.

Коэффициенты а'^Ь'^ и а," ,6," находились из решения двух систем алгебраических уравнений

1 1 1 (26)

2 -»-» 4 -» я з V'// + Ь^у = /ПВ1а

11111 (27)

составленных из условия сохранения баланса затрат на выполнение рассматриваемых видов работ. Здесь

и /пв=^- [-^-1 (28)

N•1 км ■ ваг т-/^ км ■ ваг

есть удельные затраты при выполнении соответствующих рассматриваемых видов работ, где А и В — затраты на содержание соответственно ПТО и ППВ в течение года; ./V — число вагонов, проследовавших через ПТО в течение года; т — число вагонов, подготовленных к перевозкам на данном ППВ за год;

- протяженность гарантийного участка ПТО вагонов; - оборот вагона, характеризующий интенсивность его использования по назначению.

Для оценки параметров а",Ь" была предварительно собрана информация о фактически выполненных ремонтных работах и их стоимости на всех пунктах технического обслуживания УБЖД (пример см. табл. 7).

Таблица 7

Фрагмент информации о текущих ремонтах полувагонов, ___выполненных на ПТО Чойр в 2006 г._

№ Номер ДагаПР Дата тек. Нара- Нара-ботки, Суммарные рас-

п/п вагона ремонта ботки, сут. тыс. км ходы, у.е./1 вагон.

1 805200 02.01.2007 04.01.2007 2 0,4 0,04

2 805317 24.01.2007 08.02.2007 15 3 0,15

3 805275 29.08.2006 18.09.2006 20 4 0,24

Полученный массив данных был разбит на группы в соответствии с возрастными группами полувагонов. Для каждой группы построена кривая роста суммарных затрат по мере отдаления от планового ремонта, получено апроксимирующее уравнение, расчитан коэффициент детерминации (см. рис. 2, например, для вагонов 1972 г.). Полученные результаты имеют высокие значения коэффициентов детерминации, что говорит. о хорошей точности описания полученной статистической информации расчетной кривой.

Рис. 2. Рост затрат на текущие ремонты по мере старения вагонов 1972 года выпуска

О Суммарные расходы на ТР - Линия тренда

Таким образом, расчетные значения параметров роста затрат на текущее техническое содержание (а,у и Ьу) приведены в табл. 8 и табл. 9.

Таблица 8

Расчетные значения параметров д„, у.еУтыс.км_

Номер Номер межремонтного периода /

цикла/ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 2,1892 2,2284 2,2676 2,3068 2,346 2,3852 2,4244 2,4636 2,5028 2,542

2 2,2304 2,3108 2,3912 2,4716 2,552 2,6324 2,7128 2,7932 2,8736 2,954

3 2,517 2,884 3,251 3,618 3,985 4,352 4,719 5,086 5,453 5,82

4 3,081 4,012 4,943 5,874 6,805 7,736 8,(567 9,598 10,529 11,46

Таблица 9

Расчетные: значения параметров Ьц, у.е./тыс.км2_

Номер цикла/ Номер межремонтного периода /

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 0,0042 0,0204 0,0233 0,0262 0,0291 0,032 0,0349 0,0378 0,0407 0,0436

2 0,0176 0,0206 0,0236 0,0266 0,0296 0,0326 0,0356 0,0386 0,0416 0,0446

3 0,0346 0,0546 0,0746 0,0946 0,1146 0,1346 0,1546 0,1746 0,1946 0,2146

4 0,0526 0,1059 0,1439 0,1819 0,2199 0,2579 0,2959 0,3339 0,3719 0,4099

Получение остальных значений исходных данных для решения поставленной оптимизационной задачи не представляет серьезной проблемы,

принятые значения приведены в табл. 10 и табл. 11.

Таблица 10

_Условно-постоянные затраты ИД1__

№ Наименование Обозначение Размерность Значение

1 Покупная цена полувагона у.е. 62000

2 Ликвидная стоимость полувагона 0 у.е. 6200

3 Затраты на ДР Кдр у.е. 380

4 Затраты на ЗР ЛКР у.е. 3900

5 | Издержки других хозяйств й у.е. 15000

Таблица 11 Характеристика ремонтного хозяйства по ремонту полувагонов

№ Показатель Обознач. Размерность Значение

•1 Мощность ремонтного депо М - полув./год 750

2 Параметр безопасности 1бд мес. (тыс. км) 30 (360)

3 Коэффициент технолог, запаса мощн. а - 1,2

4 Точность расчета £ - 0,1

Среди всего допустимого множества структур систем ТОР а,

рассмотрена 21 структура. Сводные результаты решения оптимизационной задачи (3) - (5) приведены в табл. 12.

Оптимальной системой ТОР полувагонов для УБЖД является структура соц, имеющая наименьшую себестоимость единицы пробега из всех рассмотренных структур и удовлетворяющих ограничению по

возможностям ремонтной базы. Эта система имеет следующие параметры: / ч_ 2,5 2,5 2,5 2,5 2,28 2,07 1,9 (29)

2,5 2,5 2,5 2,48 2,22 2,01 1,83 1,68 1,55 1,44 1,35 1,26 1,19' Здесь оптимальные межремонтные периоды приведены в годах.

При этом ожидаемый эффект при переводе всего парка полувагонов УБЖД (порядка 1500 нагонов) на оптимальную систему ТОР составит порядка 15 тыс. у.е. на каждые тыс. км пробега полувагона (15 тыс. у.е./1000 вагоно-км) или 2,2 млн. у.е./год.

Таблица 12

Результаты расчета для конкурирующих структур_

Обоз-нач. Структура* Оптимальный НСС, лет Потреби. вПРна 2009 год Расходы на ТР за НСС, тыс.у.е. Расходы на ПР за НСС. тыс.у.е. Себестоимос гь ед. работы у.е./тыс.км Удовлетворяет ли ограничению (5)

О), 8-11 40,14 731 64,29 10,36 24,81 НЕТ

®2 4-5-9 30,05 790 48,65 13,50 30,30 НЕТ

а>з 9-10 40,35 745 64,52 10,36 24,72 НЕТ

0)4 5-7-8 35,84 576 58,67 14,26 27,47 НЕТ

as 6-8-10 39,87 777 65,51 15,78 26,13 НЕТ

0)6 7-10 37,44 541 60,04 9,60 25,69 НЕТ

m 7 4-6-8-10 35,85 761 60,65 20,82 29,09 НЕТ

0)3 17 31,56 645 54,71 6,08 28,55 ДА

mя 20 34,05 759 58,84 7,22 27,53 НЕТ

а,о 10-15 46,4 876 73,62 12,64 23,18 НЕТ

т„ 23 36,13 846 62,27 8,36 26,78 НЕТ

<Ol2 4-5-6-7-8 35,22 926 60,73 25,1 30,46 НЕТ

0)13 4-5-6-7 54,76 624 283,51 18,45 46,63 ДА

<Oli 4-7-11 34,52 634 56,89 15,02 28,32 ДА

0)15 7-13 40,77 677 64,43 10,74 - 24,69 ДА

0)16 7-15 42,62 748 68,36 11,50 24,21 НЕТ

(On 7-8-9 41,26 716 67,53 15,78 25,58 НЕТ

0)1S 6-8-12 40,35 804 66,57 16,54 26,12 НЕТ

e>i9 3-5-7-9 31,08 991 52,51 19,30 31,43 , НЕТ

0)20 5-5-5-8-8 37,11 1031 63,85 25,48 29,55 НЕТ

0)21 5-7-10 36,43 613 59,93 15,02 27,40 ДА

Примечание: * - на первом месте число элементов 1-й строки матрицы системы ТОР(число периодов в

первом цикле), на вторам -во 2-й (во втором цикле) и т.д.

Кроме того, с помощью рассмотренного оптимизационного алгоритма, получено решение еще одной задачи. Оценен объем средств, которые возможно направлять на повышение параметра безопасности вагона (¡лд). Так, для повышения параметра безопасности для полувагонов с 30 до 33 месяцев, за счет изменения оптимальных параметров системы ТОР и соответствующего увеличения сроков службы полувагонов, можно выделить и распределить между различными инновационными проектами сумму порядка 376 тыс. у. е. в год. При этом величина экономического эффекта от перевода вагонного хозяйства на оптимальные параметры системы ТОР будет не ниже полученных выше 2,2 млн. у.е./год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Детально изучены особенности опыта эксплуатация грузовых вагонов УБЖД, исследована общая характеристика УБЖД и его вагонного хозяйства.

Анализ исследованиий в области эксплуатации и организации ремонта грузовых вагонов, фактических данных о работе ремонтного предприятия и

других материалов позволил сформулировать основные проблемы и функции ВХ, а также возможные пути их решения. Для их реализации необходим системный подход, учитывающий сложные взаимодействия многочисленных факторов, влияющих на показатель качества работы ВХ.

Для достижения цели сформулированы и решены следующие задачи:

• разработаны методы сбора и обработки эксплуатационной информации о повреждениях и отказах вагонов, о реальных затратах на различные ремонты и техническое обслуживание, возрастном составе парка полувагонов и параметра ремонтного хозяйства;

• подвергнуты критическому анализу действующая система ТОР грузовых вагонов, методы и принципы организации их технического содержания;

• выбран критерий оптимизации, разработан алгоритм и программное обеспечение для оптимизации структуры и параметров системы ТОР, а также нормативного срока службы полувагона;

• впервые при оптимизации системы ТОР вагонов непосредственным образом учитываются такие параметры эксплуатационной среды как интенсивность использования вагона по назначению и протяженность гарантийных участков ПТО.

• определен ожидаемый экономический эффект от перехода ВХ на предлагаемую оптимальную систему ТОР полувагонов;

• определена (с запасом в надежность) нижняя оценка оптимального уровеня количественного показателя безопасной эксплуатации вагонов.

Предложен новый подход к определению оптимальной продолжительности гарантийных участков ПТО вагонов, в рамках которого получена возможность получить на научном уровне ответы на следующие вопросы: какова зависимость уровеня квалификации работников ПТО от протяженности гарантийного участка; каким образом выйти на методику оптимизации периодичности еще одной компоненты системы ТОР - контроля технического состояния вагонов в эксплуатации; какова количественная связь между зарплатой осмотрщика и уровнем брака в его работе; из каких соображений подходить к тарификации страхования перевозок грузов; каким образом должны быть количественно связаны периодичность ДР и периодичность контроля технического состояния вагонов в эксплуатации.

Определены оптимальные параметры системы ремонта полувагонов для УБЖД. Так, оптимальные значения: нормативного срока службы полувагона составляют 40,7 лет; с одним капитальным ремонтом и 17 деповскими

ремонтами . Ожидаемый экономический эффект при переходе к этой системе ремонта от ныне действующей составит не менее 1:5 ты с. у.е. на каждые тыс. км пробега полувагона (15 тыс. у.е./1000 вагоно-км) или 2,2 млн. у.е./год. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ламжав Болд. Приоритетность эксплуатационной среды. Мир транспорта. №3, 2008.-с. 50-55.

2. Ламжав Болд, Устич П.А., Аверин В.Н., Иванов A.A. Оптимизация уровня безопасной эксплуатации вагонов. Безопасность движения поездов/УТруды VII научно-практической конференции. -М.: МИИТ. 2006г. с. VI-1-VI-4.

3. Ламжав Болд, Учтич П.А., Митюхин В.Б., Иванов A.A. Общесетевая автоматизированная система контроля своевременного обнаружения опасных повреждений и отказов вагонов в эксплуатации. Безопасность движения поездов/ЛГруды VIII научно-практической конференции. —М.: МИИТ. 2007г. с. VI-20-VI-21.

4. Ламжав Болд, Устич П.А., Шикина Д.И., Кузнецов М.А., Иванов A.A. Расчётное обоснование протяжённости гарантийных участков ПТО грузовых вагонов. Труды девятой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». -М.: МИИТ 2008 г. с. VII-31-VII-32.

ЛХАМЖАВЫН БОЛД

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ И СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

(НА ПРИМЕРЕ ПОЛУВАГОНОВ УЛАН-БАТОРСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ) |

Специальность 05.22.07 -г Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать -¿£.01.09 Усл. п. л. - í,5._

Формат 60*84/16 Тираж 80 экз.

Заказ№3

Типография МИИТа, 127994, Москва, ул. Образцова, 15.

Введение

1. Состояние вопроса. Цель диссертационной работы

1.1. Опыт эксплуатации грузовых вагонов УБЖД

1.1.1. Общая характеристика УБЖД и его вагонного хозяйства

1.1.2. Вагонные парки, структура перевозимых грузов и показатели работы УБЖД

1.1.3. Техническое состояние грузовых вагонов УБЖД

1.1.4. Краткий анализ публикации, посвященных совершенствованию организации ремонта и техническое обслуживание грузовых вагонов

1.1.5. Анализ действующей системы ТОР грузовых вагонов УБЖД

1.1.6. Основные проблемы вагонного хозяйства УБЖД

1.2. Цель диссертационной работы. Постановка задачи

2. Методика оптимизации системы ТОР вагонов

2.1. Терминология, определения и предположения

2.2. Требования к методике оптимизации системы ТОР вагонов

2.3. Объект оптимизации

2.4. Математическая формулировка оптимизационной задачи

2.5. Определение основных элементов оптимизационной задачи

2.5.1. Целевая функция

2.5.2. Методика прогнозирования потребности в плановых ремонтах

2.5.3. Показатель безопасной эксплуатации вагонов и его оценка

2.5.4. Структура базы исходных данных

2.5.5. Методика определения экономически наивыгоднейших межремонтных пробегов вагонов

2.6. Алгоритм оптимизации системы ТОР вагонов

3. Расчетное обоснование протяженности гарантийного участка ПТО вагонов УБЖД

3.1. Основные положения методики решения задачи

3.2. Количественный анализ влияния различных факторов на протяженность гарантийного участка ПТО вагонов УБЖД

4. Расчетное обоснование перспективной системы ТОР и сроков службы полувагонов УБЖД

4.1. Конкретизация базы исходных данных

4.1.1. Рост затрат на проведение плановых ремонтов по мере старения вагонов

4.1.2. Рост затрат на текущие ремонты и техническое обслуживание вагона по мере его старения

4.1.3. Прочие значения исходных данных

4.2. Определение оптимальной структуры и параметров системы ТОР и срока службы полувагонов УБЖД

4.3. Оценка годового экономического эффекта от перехода на оптимальную систему ремонта

Монголо-Российское акционерное общество "Улан-Баторская железная дорога" (УБЖД) является важной составной частью инфраструктуры народного хозяйства Монголии. Достаточно заметить, что на долю железной дороги приходится около 97% общего грузооборота страны.

Поэтому так важно всемерно обеспечивать успешное функционирование УБЖД, которое во многом зависит от эффективности работы его вагонного хозяйства (ВХ).

Это хозяйство обязано бесперебойно обеспечивать перевозочный процесс исправным и работоспособным подвижным составом. Причем решение этой задачи должно быть не только экономным, но и обеспечивать поддержание уровня безопасности движения и качества ремонта на приемлемом уровне.

Необходимым условием решения этой триединой задачи является разработка мероприятий, направленных на совершенствование системы технического обслуживания и ремонта (т.е. системы ТОР) вагонов. Для грамотного управления процессом разработки комплекса различных упомянутых выше мероприятий исключительно важно располагать методами « расчетного обоснования структуры и параметров системы ТОР вагонов.

К сожалению, до настоящего времени отсутствует сама методология комплексного, всестороннего анализа системы ТОР вагонов УБЖД на основе специально разработанной методики. Это явно не способствует принятию эффективных прогнозируемых технических и организационных решений в ВХ.

Данная диссертационная работа направлена на устранение указанных недостатков.

Выводы по разделу.

Таким образом:

1. Выполнен анализ фактических расходов на проведение плановых ремонтов на УБЖД и предложен способ учета роста этих расходов по мере старения вагона.

2. Предложен способ оценки параметров роста затрат на выполнение технического обслуживания, контроля технического состояния и подготовки вагонов к перевозкам на технических станциях;

3. Разработана методика экспериментальной оценки параметров роста затрат на текущие отцепочные ремонты по мере старения вагона и получены их оценки.

4. Найдена оптимальная структура системы ремонта полувагонов и нормативный срок службы;

5. Получены оптимальные параметры системы ремонта полувагонов, отвечающие требованиям безопасности движения и возможностям вагоноремонтной базы;

6. Получена оценка экономического эффекта от перехода вагонного хозяйства на оптимальную систему технического обслуживания и ремонта;

7. Получены зависимости изменения НСС и СЕП при увеличении параметра безопасности вагона;

8. Получена оценка средств, направляемых на повышение безопасности вагона - параметра безопасности (1Бд) (безотказности, контролепригодности, качества технической диагностики и ремонта и

ДР-)

Заключение

Детально изучены особенности опыта эксплуатация грузовых вагонов УБЖД, исследована общая характеристика УБЖД и его вагонного хозяйства.

Анализ исследованиий в области эксплуатации и организации ремонта грузовых вагонов, фактических данных о работе ремонтного предприятия и других материалов позволил сформулировать основные проблемы и функции ВХ, а также возможные пути их решения. Для их реализации необходим системный подход, учитывающий сложные взаимодействия многочисленных факторов, влияющих на показатель качества работы ВХ.

Для достижения цели были сформулированы и решены следующие задачи:

• разработаны методы сбора и обработки эксплуатационной информации о повреждениях и отказах вагонов, о реальных затратах на различные ремонты и техническое обслуживание, возрастном составе парка полувагонов и параметрах ремонтного хозяйства;

• подвергнуты критическому анализу действующая система ТОР грузовых вагонов, методы и принципы организации их технического содержания;

• выбран критерий оптимизации, разработан алгоритм и программное обеспечение для оптимизации структуры и параметров системы ТОР, а также нормативного срока службы полувагона;

• при оптимизации системы ТОР вагонов впервые непосредственным образом учитываются такие параметры эксплуатационной среды как интенсивность использования вагона по назначению и протяженность гарантийных участков ПТО.

• определен ожидаемый экономический эффект от перехода ВХ на предлагаемую оптимальную систему ТОР полувагонов;

• определена (с запасом в надежность) нижняя оценка оптимального уровеня количественного показателя безопасной эксплуатации вагонов.

Предложен новый подход к определению оптимальной продолжительности гарантийных участков ПТО вагонов, в рамках которого получена возможность получить на научном уровне ответы на следующие вопросы: какова зависимость уровеня квалификации работников ПТО от протяженности гарантийного участка; каким образом выйти на методику оптимизации периодичности еще одной компоненты системы ТОР - контроля технического состояния вагонов в эксплуатации; какова количественная связь между зарплатой осмотрщика и уровнем брака в его работе; из каких соображений подходить к тарификации страхования перевозок грузов; каким образом должны быть количественно связаны периодичность ДР и периодичность контроля технического состояния вагонов в эксплуатации.

Определены оптимальные параметры системы ремонта полувагонов для УБЖД. Так, оптимальные значения: нормативного срока службы полувагона составляют 40,7 лет; с одним капитальным ремонтом и 17 деповскими ремонтами . Ожидаемый экономический эффект при переходе к этой системе ремонта от ныне действующей составит не менее 15 тыс. у.е. на каждые тыс. км пробега полувагона (15 тыс. у.е./ЮОО вагоно-км) или 2,2 млн. у.е./год.

1. Taylor J.S A. Statistical theory of deprecation. The Journal of the American Statistical Association. December, 1923, v. 18, 1010 1023.

2. Васильев В.О. Отчисления и расходы на возобновление имущества в железнодорожном предприятии // Труды экономического бюро НКСС.- М., 1925. -с. 71 85.

3. Кабенен Н. Г. Аналитический метод расчета срока службы паровоза // Техника железных дорог, №6, 1953.- С. 7 10.

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

5. Токарев Г. Г. Рациональные сроки службы автомобилей. М.: Автотрансиздат, 1962. - 79 с.

6. Бронштейн JT. А., Лейдерман С. Р. Определение оптимального срока службы подвижного состава автомобильного транспорта // Труды Московского инженерно-экономического института. Вып. XVI. М.: Автотрансиздат, 1961.-С. 144- 157.

7. Колегаев Р. Н. Экономическая оценка качества и оптимизация системы ремонта машин. -М.: Машиностроение, 1980 240 с.

8. Колегаев Р. Н. Определение наивыгоднейших сроков службы машин. — М.: Экономиздат, 1963, -228 с.

9. Гридюшко В. И., Бугаев В. П., Криворучка Н.З. Вагонное хозяйство.-М.: Транспорт, 1988.-295 с.

10. О порядке определения НСС машин и оборудования М.: ГОСПЛАН СССР, 1985.-35 С.

11. Бородай С. М. Система ремонта и повышения работоспособности вагонов // Железнодорожный транспорт, №4, 1980.

12. Устич П. А., Макухин В.М., Меланин В.М. Научные основы проектирования системы "Вагон среда". — М.: МИИТ, 1996. 214 с.

13. Ванслов Ю.Д. Обоснование параметров системы ремонта грузового вагона (на примере 8-осной цистерны): Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук М.: МИИТ, 1990. - 240 с.

14. Карелина М. В. Обоснование параметров организации ремонта грузовых вагонов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М.: МИИТ. 189.

15. Устич П. А., Моксяков А.П., Ванслов Ю.Д., Шиварутин В. И Обоснование структуры и параметров системы ремонта грузового вагона. // Вестник ВНИИЖТ,- 1991. -№3. С. 12-16.

16. Вагонное хозяйство / Под ред. Устича П.А. -М.: И "Маршрут",2003.-559с.

17. Вагоны. /Под ред. Шадура JI. А. М.: Транспорт, 1980 440 с.

18. Устич П. А., Иванов А. А. Некоторые принципы и технология системного проектирования вагона // Автоматизация и современные технологии, №9, 1998. стр.12 17.

19. Вологдина JI. Б. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МИИТ. 2004г.

20. Устич П.А., Карпычев В.А., Овечников В.А. Надежность рельсового нетягового подвижного состава.-М.:ИГ "Вариант", 1999-415 с.

21. Анализ причин поступления грузовых вагонов в текущей отцепочный ремонт за 2005г. Отчёт ПКБ ЦВ. ОАО "РЖД". М. 2006

22. Герасимов Ю. М. Безопасность движения поездов. // Безопасность движения поездов: труды III научно-практической конференции.- М.: МИИТ, 2002.

23. Мартынов И. Э., Труфанова А. В., Донченко А. В. Анализ надежности буксовых узлов грузовых вагонов с подшипниками качения // Труды IV научно- практической конференции " Безопасность движения поездов" — М.: МИИТ, 2003.

24. Иоффе А. И., Тихомиров В. М. Теория экстрамальных задач. М., Наука, 1974.

25. Нагорный Е. В., Хаба И. И. Совершенствование технического обслуживания вагонов на сортировочных станциях.- Киев.: Техника, 1987 -140 с.

26. Иванов А.А. Условия целесообразного применения алюминиевых сплавов в вагоностроении (на примере полувагонов). Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М.: МИИТ, 1999 г.

27. Митюхин В.Б. Повышение эффективности вагонного хозяйства на основе использования новых информационных технологий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М.: МИИТ, 2002 г.

28. Р Юарлоу, Ф.Прошан. Математическая теория надежности. М.: Советское радио, 1969. 487 с.

29. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. -М.: Советское радио,'1971.

30. Derman С/ Jn Minimax Surveillanse Schedules. "Naval Res. Logist. Quart." 8, 1961, №4.

31. Моисеев H.H. Элементы теории оптимальных систем. -М., 1975.

32. Детков В.К., Северцев Н.А. Основные вопросы эксплуатации сложных ситем. М.: Высшая школа, 1976, 404 с.

33. Райкин A.JI. Элементы теории надежности технических систем. М.: Советское радио, -1978, 280 с.

34. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы теории надежности. -М.: Наука, 1965. 375 с.

35. Е.Ю. Барзилович. Модели технического обслуживания сложных систем. -М.: Высшая школа, 1982. 231 с.

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

37. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. О минимаксных критериях в задачах надежности. // Изв. АН.СССР. Техническая кибернетика №3, 1971, с.87-98.

38. Шилович А.В. Методика расчета затрат на техническое обслуживание четырехосных платформ. // Железнодорожный транспорт: РЖ/ВИНИТИ, 1978, №6, с.59.

39. Инструктивно-методические указания по размещению и совершенствованию работы ППВ и ПТО вагонов. М.: Транспорт, 1982. 73 с.

40. Сенько В.И., Бычек И.С. Обоснование оптимальнойдлины гарантийных участков железнодорожных линий. // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта: Тез. Докл. II Международной научно-технической конференции. Tl. -М.: МИИТ, 1996. с. 87.

41. Дружинин Г.В. Человек в моделях технологий. Часть II. -М.: МИИТ, 1997, 135 с.

42. Типовой технологический процесс технического обслуживания грузовых вагонов. №558-89. ПКБ ЦВ МПС.

43. Лобанов А.Н. Дефектоскопирование деталей и узлов вагонных конструкций. -М.: УМК МПС РФ, 1999, 72 с.

44. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.: Высшая школа, 1999. 575 с.

45. Попов А.И., Королев А.Н. Экономика, организация и планирование вагонного хозяйства. -М.: Транспорт, 1975. 223 с.

46. Устич П.А. Система технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов. -М.: МИИТ, 1989. 159 с.

47. Сергеев К.А., Кривич О.Ю. Оценка затрат ресурсов в технологических процессах ремонта вагонов. Сборник ВИНИТИ «Транспорт. Наука, техника, управление», №12, 2003. с.20-22.

48. Сергеев К.А. Современный подход к формированию моделей технологических процессов ремонта вагонов. Вестник ВНИИЖТа. №1, 2005. с. 14-16.

49. Перечень средств измерения, применяемых в вагонном хозяйстве, порядок их проверки. Колесные пары. ПКБ ЦВ. №40, 1986. 55 с.

50. JI. Ноулер и др. Статистические методы контроля качества продукции. Пер. с англ. -М.: Идательство стандартов, 1989. 326 с.

51. К.Исикава. Японские методы управления качеством. -М.: Экономика. 1998.31 1 с.

52. Сирина Н.Ф. Адаптивные механизмы развития вагонного хозяйства. Мир транспорта. №3, 2006. с.86-91.

53. Сирина Н.Ф. Развитие вагонного хозяйства на основе самоорганизации. Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник РАН ВИНИТИ. Вып. 11, 2006. с.40-43.

54. Сирина Н.Ф. Адаптивные механизмы оценки и классификации дальновидных активных систем. Проблемы управления. №6, 2006. с.93-96.

55. Технология производства и ремонта вагонов. Под ред. К.В. Мотовилова. -М.: Маршрут, 2003. 382 с.

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

57. Нагруженность элементов конструкции вагона. Под ред. В.Н. Котурано-ва. -М.: Транспорт, 1991. 283 с.

58. Болотин М.М., Новиков В.Е. Системы автоматизации производства и ремонта вагонов. -М.: Маршрут, 2004. 310 с.

59. Ламжав Болд. Приоритетность эксплуатационной среды. Мир транспорта. №3, 2008. -с. 50-55.

60. Ламжав Болд, Устич П.А., Аверин В.Н., Иванов А.А. Оптимизация уровня безопасной эксплуатации вагонов. Безопасность движения поездов/ЛГруды VII научно-практической конференции. -М.: МИИТ. 2006г. с. VI-1-YI-4.

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

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

63. Мишарин А., Информатизация важнейшее средство повышения эффективности работы отрасли. // Железнодорожный транспорт 1999, № 9 -с. 1966. Дружинин Г.В. Учет свойств человека в моделях технологий. М.: МАИК «Наука\Интерпериодика», 2000, -327 с.

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

65. 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.

66. 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

67. 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. 33-44.

68. Горский А.В., Воробьев А.А. Оптимизация системы ремонта локомотивов. М.: Транспорт, 1994, 210 с.

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

70. 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

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

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

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

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

75. Ножевников А. М. Надежность и сохранность ваго-нов\\Железнодорожный транспорт, 1971,№ 2,с.46

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

77. 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

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

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

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

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

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

83. 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.

84. 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.

85. Красковский А.Е., Вологдина Л.Б., Митюхин В.Б., Петров Н.В., Кузнецов

86. М.В. Влияние возрастной структуры и эксплуатационных показатеей паркаiгрузовых вагонов на безопасность движения. ЦНИИ ТЭИ № 4, 2000, 28