автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование системы ремонта и повышение работоспособности оборудования подвижного состава метрополитена в условиях эксплуатации

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инкенеров жеяеэнодоровког.о транспорта имени Ф.З.Дзержинского

На правах рукописи АГАПОВ Иихаил Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ РЕМОНТА И ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ПОДБИВНОГО СОСТАВА МЕТРОПОЛИТЕНА В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность -05.22.07 Подвианой состав аелезных

дорог и тага поездов

Автореферат

на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 19Э2

Работа выполнена в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институте инвенеров велезнодорокногй транспорта

Научный руководитель - доктор технических наук.

профессор А.В.ГОРСКИЙ

Официальные оппонента- доктор технических наук,

академик Академии транспорта России Т.А.ТИ5ИЛ0В

- кандидат технических наук

В. А. машин

Ведучая организация - Няаегородсхий метрополитен

$ Запита диссертации состоится г.

в час . на заседании специализйрованного.совета Л 114.05.05 при Московском институте инвенеров ввлезнодоровного транспорта по адресу : 101475 ГСП , г. Москва А-55, ул. Образцова.15 . в ауд. С диссертацией мовно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан ":

Отзыв на автореферат , заверенный печатъп , просим направлять по адресу.совета института .

Учений секретарь специализированного совета

д.т.н..профессор ' В.Н.ФИЛИППОВ

ГОСу^-»^ >. ------—

РИВЛЙОТЙКА

- 3 -

ОЩАЯ ХАРАЮТРЩЛЖА РАБОТЫ Актуальность работы . Метрополитен является важнейшей составляющей пассажирских перевозок крупных городов.Бесперебойная работа по обеспечению метрополитеном своих функций обусловлена надежной работой всех его звеньев и, в лервув очередь,подвижного состава.

В условиях разрыва экономических связей между бывшими республиками СССР положение метрополитена мо*но считать критическим.Около 4055 парка составляют вагоны серии Д , Е и их кодификаций,возраст которых превышает 30 л от, 355« парка составляют вагоны серии 81 717,714 постройки 70-80 годов.Положение усугубляется отсутствием материально-технической базы метрополитена,позволяющей осуществлять Мероприятия,направленные на обеспечение работоспособности вагонов. На протяжении всей истории метрополитен неоднократно переподчинялся различным государственным структурам,что выразилось в отсутствии единой технической политики,способной качественно улучшать работу вагонов в эксплуатации.

Одним из путей решения проблеан повышения безотказности оборудования вагонов метрополитена в эксплуатации является совершенствование системы технического обслугшвания и ремонта (ТОР) осноран-ноР на планоро-препупредитзпьном принципе,обеспечивая наименьшие ■ затраты на проведение плановых и неплановых ремонтов при соблсде-нии требований безопасности движения поездов.

Для построения оптимальной системы ТОР требуется исследовать состояние параметрической и непараыетрической надежности оборудования, определить узлы лимитируете межремонтные пробеги,и разработать мероприятия,позволяющие повысить га ресурс. Осуществление ремонтного процесса должно осуществляться за счет своевременного, и в необходимом обьеге.попочнения. технологического запаса оборудования способного удовлетворить сарос, ремонтных подразделения. Решение пр^лемк системы ТОР меяет быть, огу^еот-

влено только на научной основе с применением современных методов (математических и теории надежности) с использованием ЭВМ, на основе анализа отказов и процессов изнашивания и старения деталей.

Целью работы является расширение границ применимости методов совершенствования системы ТОР локомотивов в специфических условиях эксплуатации метрополитена,выраженных наличием двух типов вагонов (головных и промежуточных),ьшльш объемом приписного парка, больсим разбросом межремонтных пробегов; анализ состояния и изучение закономерностей изменения показателей безотказности,разработка мероприятий,направленных на повышение работоспособности оборудования, лимитирующего межремонтные пробеги в эксплуатации.

Выполнение поставленных целей требует обработки большого объема статистической информации.характеризующей состояние параметрической и нопараметрическоЯ надежности. Реализация данной задачи осложнена многократным усечейием статистической информации о величинах контролируемых параметров и наработках узлов на отказ. Существенное отличие ог решения аналогичных проблем системы ТОР локомотивов,обусловлено эксплуатацией на метрополитене в одном составе двух типов вагонов: головных (серия 81-717) и проыоиу-точных- 81-714, работающих по системе многих едениц. Это обстоятельство требует исследования возможности построения единой системы ремонта для обоих-типов подвижного состава метрополитена.

Определение оборудования,лимитирующего межремонтные пробеги, требует разработки мероприятий,направленных на повышение его работоспособности. Поэтому в качестве составных частей работы рассмотрены:

1. Технологически?, методу повышения работоспособности изнашиваемого оборудования.

2. Мероприятия по увеличению ресурса колесных пар.

3. Решение основной задачи технической диагностики многопроводных устройств для экспресс-распознавания состояния кондуитов в условиях депо.

4. Обеспечение ремонтные подразделений оборудованием и запасными частями прп детерминированном периоде пополнения запасов и случайном характере спроса.

■ Методика исследования При проведении исследований использованы численные и вероятностно-статистические методы: проверки статистических гипотез, регрессионного анализа,статистического моделирования, динамического программирования,теории функции случайного аргумента и управления запасами. Расчет осуществлялся на ЭВ!1 ЕС-1055, "Искра- 226", ШЛ РС/АГ ( 256 ).

Научная новизна заключается в разработке научно-обоснованной системы планово-предупредительных ремонтов вагонов метрополитена С учетом специфики услоеий их эксплуатации,отличающихся наличием двух типов вагонов (головных и промегкуточнкз) .малым объемом парка и большим разбросом межремонтных пробегов вагонов. Апробация методики совершенствования системы ремонта позволила решть ряд задач,имеющих научное и прикладное значение:

- исследование процесса изнашивания колесных пар подтвердило гипотезу о различном характере влияния условий эксплуатации ка изменение контролируемых параметров ( диаметров) однотипных колесных пар, расположенных на головных и промежуточных вагонах, что однако не вызывает необходимости расчета двух структур ремонтного цикла для разных типов вагонов;

- статистический анализ образования и распределения ползунов вдоль состава показал независимость их от проведения обточек колесных пар. Поток ползунов является пуассоновским,интенсивность которого не позволяет реализовать ресурс до обточки по предельной величине проката и толщине гребня колеса;

- предложено аналитическое реиение основной задачи технической диагностики с применением математического аппарата функций случайного аргумента и определение на его основе характеристик распределения общего сопротивления кекдуита,исходя из распределения одного провода ;

- разработана методика определения оптимального объема оборудования ка базе стохастических подслей управления запасами. От ранее выполненных исследований она отличается детер:лш::¡роегишкм периодом пополнения и случайным характером спроса на детали.

Практическая ценность полученных результатов.Рассчитанная система планово-предупредительных ремонтов вагонов серии 81-717, 714 прошла опытную проверку на Нижегородском метрополитене,где в течение 1992 года эксплуатировалось 7 вагонов с предложенным ремонтным циклон. Эксплуатация показала шеокуа эффективность разработанной системы. На основе полученного в работе вывода о пуассоновском характере потока ползунов колесных пар,принято реиениз о проведение их обточек по потребности.с внесением соответствующих изменений в технологический процесс ремонта колесных пар на ТР-3.Определены узлы.лимитирующие межремонтные пробеги, предложены и осуществлены мероприятия по повышении их работоспособности. Эпиламирование коллекторов электродвигателя ДК-408 снизило интенсивность изнашивания в среднем в 4 раза при периодичности эпиламирования через 63,5 тыс.км.Элилашрование валиков подвески редуктора снизило интенсивность изнашивания в 2+2,7 раза на интервале наблюдения до 100 ты.км.Предложения по эпилами-рованию изнашиваемого оборудования включены в технологические процессы ремонта вагонов Нижегородского метрополитена.

Апробация п реализация работи. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических совещаниях Нижегородского метрополитена (Н.-Новгород 1990,1991г.),на

УН Всеооозной наушо-техшческой конференции "Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране" (г.Новочеркасск, 1991г.),"на научно-технических семинарах и кафедре "Электрическая тяга" МШТа (1992г.). Внедрение результатов работы осуществлено на Нижегородском метрополитене в электродепо "Пролетарское" Основные положения диссертационной работы опубликованы в 3 печатных работах и 4 научно-исследовательских отчетах.

Обьем и структура работы. Диссертация состоит из введения,шести глав текста, заключения, списка литературы,включающего наименований и 4 приложений. Она содержит 133страниц машинописного текста, 33 таблиц и 93 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение содержит обоснование актуальности проблем, стоящих перед метрополитеном, а так же пути их решения.

Первая глава посвящена исследованиям и анализу развития системы ТОР вагонов метрополитена. Приведены виды ремонтов с момента пуска Московского метрополитена и показано изменение межремонтных пробегов. Отмечено неоднократное переподчинение метрополитена различным государственным структурам. Показан чисто практический подход к установлении структуры ремонтного цикла, и как следствие с 60-х годов пробеги на ТР-2,ТР-3,КР не претерпели существенного изменения. В результате, существующая система ремонта себя полностью исчерпала и не способствует повышении надежности вагонов в эксплуатации . Представлены диаграммы изменения основных показателей : эксплуатационных и надежности вагонов серии 61-717, 714 ряда метрополитенов , свидетельствующих об отсутствии у метрополитенов заинтересованности в повышении качества сбора и представления информации о реальном состянии оборудования. Анализ состлния системы ТОР зарубежных метрополитенов свидетельствует о широком применении системы предупредительных ремонтов ( ПЛ? ) и

внедрения новейшие нау^ио-техничеоаих достижений: асинхронного привода, систепи встроенной (бортовой) диагностики и т.п.

Отсутствие на метрополитене научного подхода к построению оптимальной системы ТОР требует анализа возможности ее реализации на базе накопленного научко-практичесаого потенциала в области совершенствована сисгагш ремонта локомотивов магистральных железных дорог. Диссертационная работа выполнена в развитио исследований кафедри "Электричасная тяга" МИИТа, и имеет целью расширение границ применимости методов совераенствования системи ТОР локомотивов в условиях эксплуатации метрополитенов, ослогхношмх: наличием двух типов вагонов, малым объемом парков вагонов, большим разбросом межремонтных пробегов. Исследование состояния надатлости и расчет структуры ремонтного цикла осуществлялся с . единых позиций с учетом параметрической и непараметрической надежности.

Вторая глава посвящена анализу непараметрической надежности оборудования вагонов Нижегородского, метрополитена. При сборо и систематизации информации о наработках оборудования на отказ на метрополитене наблццается усечение информации как справа,'так и слева. Вследствие чего расчет показателей безотказности обычнши методами через параметр потока отказов не всегда эффективен, таи как потает привести к искажению результатов. В эксплуатации реализуется план испытаний (л^, Г4, ¿г, ... Когда число отказов обо-

рудования достаточно велико, то расчэт параметра потока отказов • осуществляется с помощью выражения:

60(е) = ; (I)

где: л ГО - число отйббэов в интервале наработки а £ .; //(¿) - количество элементов оборудования, находящихся под наблюдением на интервале л6 ; лбе - наработка с, -го экземпляра оборудования в интервале А^Сй^бгй),

Анализ надежности оборудования вагонов Нижегородского метропо-

LÎ-'

литена свидетельствует о том,что на практике за рассматриваемые интервалы наблюдения отказ узла происходит не более одного раза, либо вообще не происходит.В этом случае ; (2). Соглас-

но (2),процесс восстановления оборудования превращается б процесс без возвращения. В результате этого наиболее эффективным способом определенияпоказателей надежности становится расчет на основе эмпирической функции распределения наработки на отказ:

F(0 -- (¡¡t»i.e (L ¡)/т:.г (з>

где: ¿i -период,в течение которого собрана информация о наработках на отказ ¿-го оборудования:

{ lt ~ t*i. , при ¿»i >0, ta - "¡'

loi , при è*:*0, ¿»с (4)

goi - ¿Mi / при ¿Hi <О/ <■ /

где : - наработка до начала наблюдения;/^- наработка по окончании наблюдения.

Связь между параметром потока отказов и эмпирической функцией распределения осуществлялась решением интегрального уравнения Вольтерра 2-го рода:^

СО(£) -- /Ш * /и)/г)-//е- С) dXj (5) где: ffë)- плотность распределения наработки на отказ; Т - параметр сдвига.

Обор статистической информации о наработках на отказ проводился в электродепо "Пролетарское" Нижегородского метрополитена. Критерием при выборе оборудования, подлежащего анализу,служило:

- отказ узла должен приводить к потере работоспособности вагона;

- количество отказов не должно быть ниже минимально необходимого уровня.

Минимально необходимым обьеком информации при расчете показателей непараметрической надежности предложено считать IO/j от обще-

-Того количества, однотипных уалоа зэтцгу&тируеилго а депо обот^гдова-шю. В результате собрала кнфорыгдчч о .29 Евдах отказоа и срабатываний различного оборудосанкя, не иыьщаго контролируемых параметров. Анелиэ показателей иедеглсстк осуществлялся в цеяремоктнгх интервалах 0 - ТР-2 и Т?-?. - ТР-3. Расчся показателей производился дли двух групп Батоне л, Ехспдуатируеках с принтами и увеличенными межремоотнаш пробегВ разудылю расчета пскеялтелс?. на« дежностзг установлено, что на интервала наблюдения 0 - ТР-2 тенденция их изменения у обоих групп одинакова, гслеег яглэ г&аргтешпгй пори од приработки, заканчивающийся к 100 ть'с.кы. На интервале наблюдения ТР-2 - ТР-3 у вагонов второй труппы ( с увеличешшии межремонтными пробегами) з дополиителышх интервалах наработки згаблэ-дается тенденция снижения (кв возрастания) параметра потока отказов. В результате этого расчет показателей надежности осуществлялся только для второй группы вагонов, так как преждевременное проведение ремонта ТР-2 только ухудшает техническое состояние вагона.

По зависимости изменения параметра .потока отказов от наработки все оСорудоЕанло разделено на: иызщее тенденцию возрастшшя, снижения и и)* (рис.1). Установлено, что среди всего ком-

плекса узлов только 7 ше»г тенденции ¿ограстшшл О (I); кила^огхй элемент КЭ-42, аппаратура управления, контш:тор КЕЦ, зазеыляацае устройство ЗУЫ-1А, электродвигатель СДРГС, ТЭД ДК-П7 буксогао узлы колесних пар- следовательно, нуздаптся в определении оптимального пробега до восстановления их работоспособности.

При определении оптимальных пробегов до восстановления работоспособности оборудования, не имеющего контролируемых параметров, в качество целевой прилпта функция суммарных удельных затрат на проведение плановых и неплановых ремонтов:

0 '/с [С" ■ ае + 'С«]; (6)

где: У - наработка; с<)(с)- параметр потока отказов; Сп и ,

¡Зависимость от наработки параметра потока отказов

Тенденция возрастания «¿Л^для:

SS-

£9

fS ¡о S

О fsa ¿Ci> зсо 4'се Тенденция снияения для:

ТР-2

\

¿fM^-to3

■\1

Рч

\

КЭ-42 С скол серебра); Аппаратура управления; ТЭД ДК-117 ДМ; Контактор КЫ1 ; ЗУМ-1А

СДРК (дроссельная катушка ); Буксовые узлы.

See ¿j км-1сл

Контактор CP-I; КЭ-42 (излом мостика); Аппаратура защиты; Контактор РРТ ; Датчик скорости ДСЛ.

\

\

¿¿с

Зсе

■fee

fco t,/r*-fcJ

{/хм-Ь* .Тенденция ля : Реостатный контроллер;

Прочие ; Пневмопривод; Контактор КВЦ; СДРК (люфт якоря); СДРК (пробой обмотки 6}аСО/ц£ возбуждения);

лектродвигатель ДК-408.

соответственно,величины стоимостей плановых и неплановых ремонтов. Учитывая,что на метрополитене,как и на всем железнодорожном транспорте,отсутствует механизм учета и фиксации потерь от неплановых ремонтов, вместо значений Сн п Сп в (6) предлагается использовать их отношение К= ^ (К? I). А в качестве целевой-функцию суммарного удельного приведенного числа ремонтов:

SCO -- *(t-i*-J*><du 'd'' <v>

Для определения значений функции в области больших наработок статистическая оценка параметра потока отказов была аппроксимирована методом наименьших квадратов с использованием метода скорейшего спуска.

. В результате расчета по (7) определены оптимальные межремонтные пробеги до восстановления работоспособности оборудования,не

имеющего контролируемых параметров, которые лежат в пределах от 350 до 840 тыс.км.к приведени в таблице I.

Третья глава посвящена анализу надежности изнашЕаемого оборудования вагонов Нижегородского метрополитена. При систематизации информации о реализациях износа оборудования применены 2 способа: в сечениях и относительно линии .регрессии. С целью проверки гипотезы о расличном характере влияния условий эксплуатации на износ однотипного оборудования, расположенного на головных и промежуточных вагонах.информация о контролируемых параметрах систематизирована раздельно по типу вагона и по положению оборудования на вагоне.

Проверка тождественности уравнений регрессии,описывающих изменение контролируемых параметров однотипного оборудования,расположенного на головных и промежуточных вагонах,осуществлялась

методом теории статистических гипотез. При этом установлено,что

«

для большинства оборудования износ на головных и промежуточных вагонах происходит одинаково,за исключением изменения диаметра по

кругу катания 1-й и 2-Я колесных пэр головного и промежуточного вагонов и уменьшения толщины левого гребня 1-й колесной пары головного и промежуточного вагона. Это подтверждает гипотезу о различном характере влияния условий эксплуатации на износ колесных пар.'Решением численными методами уравнения Вольтерра (5), рассчитаны параметры потока отказов изнашиваемого оборудования. После чего, используя ( 7 ), определены оптимальные пробеги до восстановления изнашиваемого оборудования, приведенные в таблице 2.

В четвертой главе рассчитывается оптимальная структура ремонтного цикла вагонов серии 81-717,714 Нижегородского метрополитена. В структуру включено оборудование,имеющее внезапные и постепенные отказы. Целевая функция,обеспечивающая минимум суммарных затрат на восстановление оборудования имеет еид: ^ .

2 (и и-.. и) = £ ф) - £ Сч <8,

где•' [,<: -иеирзнонтный пробег ¿-ой детали;^¡,(¿1)- удельные затраты на проведение плановых и неплановых ремонтов;^ ^ удельное приведенное число плановых и непланових ремонтов [ -ей

I и !< —:.

С

Расчет структуры ремонтного цикла осуществлялся методом динамического программирования,при соблюдении кратности межремонтных пробегов различного оборудования,которые детерминированы ресурсом 8 узлов: наличников центрального бруса,коллекторов электродвигателя ДК-408,катушки контактора КВП,аппаратуры управления,дроссельной катушки СДРК,буксовых узлов, якорей ТЭД ДК2П7ДМ, колесных пар. Анализ структуры ремонтного цикла (рис.2) показал, что по условиям эксплуатации Нижегородского метроплитена базовый пробе? соответствующий минимальному значению целевой функции, ранен 332 тыс.км.,а ремонт наименьшего обьема определен как ТР-2 с увеличенной трудоемкостью за счет восстановления ресурса наличников центрального бруса,коллектора электродвигателя ДК-403 катугкл :-::к-

Таблица 1.

Оптимальные пробеги до восстановления оборудования,не иыекщего контролируемых параметров

НР п/п Наикекование отказов оборудования Величина оптимального ¡¿екремонтногс пробега тыс. км..при К=

1 2 3

1 Скол серебра НЭ-42 450 425 415

г Разрегулировка аппаратов

управления 500 3?5 210

3 Аксиальный разбег ТЗД 820 620 470

4 Пробой катушки КВП 400 300 250

5 Излом пружины ЭУМ-1Й 350 325 175

б Пробой дроссельной катушки

СДРК 480 415 405

7 Нагрев буксовых узлов

колесных пар 860 560 310

Таблица 2.

Оптимальные пробеги до востановления изнашиваемого оборудования

НР Наименование контролируемых Величина оптимального

П/П параметров изнашиваемого пробега. тыс. Кй.,

оборудования при К=

1 2 3

.1 Выработка коллектора ДК-408 4Б0 427 400

2 Аксиальный разбег ТЗД ДК-117 ДМ 3000 2000 1600

3 Зазор меаду наличниками централь-

ного бруса и раыой телеаки 444 400 377

4 Прокат колесных пар 771 716 693

5 Толщина левого гребня 1 кол. пары

головного Еагона 2778 2731 2689

6 Толщина левого гребня 1 нол. пары

промежуточного вагона 3822 2072 1572

7 Толщина лебого гребня 2 и 3 к.п. 1420 1311 1263

8 Толщина левого гребня 4 кол. пары 1192 1090 1039

9 Толщина правого гребня 1 и 4 к.п. 3244 3130 3073

10 Толщина правого гребня 2 и 3 к.п. 2521 2439 2414

11 Диаметр 1 к.п. головного вагона 2778 2720 2689

12 Диаметр 2 к.п. головного вагона 2064 1984 1959

13 Диаметр 2 к.п, промеа. вагона 3607 3524 3479

14 Диаметр 3-х кол. пар 2632 2521 2509

15 Диаметр 4-х кол пар 2849 2747 2649

тактора КШ1. Ренонт Тр-3 ^пробег 664 тис.км») лимитирован величиной рзеурса буксового узла, аппаратуры управления и дроссельной ка-тупноЯ СДРК. Проведение среднего ремонта предлагается осуществлять при пробеге 1992 тыс.км, который лиштирован ресурсом ТЭД Д{-Н7 Д\ и холесши пар. Для оборудования, лимитирующего пробег до ТР-2, требуется разработка и проведение мероприятий, папра-етенгах на поекпжкяо его работоспособности з условиях эксплуатации. Зтс!1у поешэдзна пятая г лап а диссертационной работы, в кото-• рой ::ссл<з.иуотсн эффективность цр::?гоненияс технологических мето— доз погиаешя ресурса изнашиваемого оборудования. Исследование проводилось по рззультатаи годичной эксплуатации коллекторов электродвигателей ДК-4С6 и валиков серповидной подвески редуктора, обработанных смазочной яокпогицией б (Ж-180-05 (эпилам). Срагиснко ураснеиий регрессии, описаваю^ах лзнос коллекторов опытной (о наличием эпилама) и контрольной (без апилака) групп двигателей показало, что применение зпилама позволяет снизить интенсивность изнашивания:

- коллекторов в среднем в 4 раза с периодичностью эпилалп-рования 63,5 тыс.ки;

- валиков сорпозидной подвески редуктора э среднем в 2 - 2,7 раза на интервале до 100 тыс.км. Эксплуатация опилаАмровалнкх валиков продолжается с це.чьз определения периодичности проведе-1шя зпилаизроэглшя. По результату опытной эксплуатации на- Нижегородском метрополитене пр;гня*го решение о целесообразности использования смазочной композиции епилем для повидения ресурса изнашиваемого оборудования.

Одним из наиболее массовых отказов на Нижегородском метрополитене является образоганио ползунов на цеяьнокаганных колесных парах пр'Л реализации пневматического торможения или при замещении им электрического в аварийных рег-иу.ах работы гаг о:-;а.

Структура ремонтного цикла вагонов серии 81-717,714 Нижегородского метрополитена Действующая ( Указание Н-985у от 2.04.91г.V

Щ «

т

Зависимость от наработки функции суммарного удельного приведенного числа ремонтов

Оптимальная ( Приказ 20Я от 20.04.92г.) ТР-г ГР-3

£опт -- 332 м

(У I

/50

гоо

ДГ0

¿СО

350

мэ

332

1. Наличники центрального бруса (превышение зазора);

2. Электродвигатель ДК-408 (выработка коллектора);

3. Контактор КВП (пробой катушки );

4. Аппаратура управления ( разрегулировка);

5. Электродвигатель СДРК ) пробой дроссельной, катушки ) ;

6. Колесные пары ( прокат ) ;

7. Буксовые узлы ( нагрев ) ;

8. ТЭД ДК-117 ДМ (превышение разбега якоря);

9. Колесные пары (предельный диаметр колеса).

664

шг А

Рис. В.

Анализ статистический информации о наработках колесных пар на об:очку (ползун) показал, что процесс образования ползунов на метрополитена случайный, подчиняется экспоненциальному распределении с параметром Д = 1,11 10-3^/ткс. км). Сравнение статистических н эмпирических функций осуществлялось по критерию Колмогорова-Смирнова для усеченных выборок. Исследование распределения ползунов вдоль 4-х вагонного поезда свидетельствует о тем, что наибольшие по глубина ползуны приходятся на 1-й и 2-ю тележки головного вагона, с которого в момент торможения осуществляется управление поездом. Отмечена их локальная однородность на 1-й, 2-й теле-сках головного вагона, 2-ом вагоне, 3-ем и 4-ом вагонах. Проведенный статистический анализ позволил еэдеи-нуть гипотезу о причинах возникновения ползунов на Нижегородском метрополитена, который заключается з наличии на поверхности катания рельса и колеса масло-водяной плеикн, снижающей коэффициент сцепления при тормокошш. Появление масла объясняется работой рельсосмазивателей, использующих в качестве смазочного материала жидкие масла, а влага - продукт конденсации з сырых тоннелях метро.

Для снижения негативного воздействия рельсосмазывателей в качестве мероприятий профилактического характера предложено сократить вдеоо число рельсосмазывателей на поезде с послсдущка переходом на принципиально иную конструкции с применением твердых смазок или графита. Учитывая случайный характер образования ползунов и их независимость от обточек, метрополитену предложено отказаться от проведения принудительных обточек колесных пар ка ТР-3, а осуществлять их по потребности. Предлагаемые реко- -мендгщии включены з технологический процесс ремонта колесных пар.

Вагон метрополитена серии 81-717,714 содержит 72 поездных

провода,из которых 65 рабочих. При проведении ремонта ТР-2 и ТР-3 требуется осуществление диагностики состояния кондуитов и других многопроводных устройств. В работе предложено'аналитическое решение основной задачи технической диагностики многопроводных устройств с применением математического аппарата функции случайного аргумента,позволяющего выразить характеристики распределения сопротивления кондуита через параметры сопротивления одного провода Р и б/- :

Для исправных многопроводных устройств :

<9)

Для неисправных.когда оборван хотя бы один провод: .

йчйг' (10>

где: Л -число проводов в кондуите.

При проведении диагностики могут иметь место ошибки I и II рода: "пропуск дефекта" и "ложная тревога".Условие минимума функции

риска от ошибок I и II рода , имеет вид:

_ Сл- РСРг) . , тт ч

~ Сг, ■ р(йг) ' к ' .

где:£,г и -потери от ошбок I и II рода; Р^А/- вероятность нахождения многопроводного устройства в исправном состоянии;вероятность нахождения многопроводного устройства в неисправном состоянии. В результате расчета установлено,что при диагностировании кондуита из 20 проводов ПС-1000 вагона метрополитена (период диагностирования ТР-2 - 332 тыс.км.) по предлагаемой методике, вероятность ошибки I рода не превышает 2 случаев на 1000 диагностируемых кондуитов. А оиибка II рода случится кэ чаще 3 раз на 100 диагностируемых кондуитов. Риск при этом будет составлять 3,У6 • руб. при стоимости работ по диагностированию кондуита 45 рублей.

Существующая в настоящее время система определения потреб-

иого т'олиттства запасных частей и материалов на плановый период ориентируется на сдоницу пробега или единицу ремонта и ко является достаточно эффективной, так как не учитывает случайного характера отказов оборудования. Длл решения згой пробло:,ы в усло-' виях' метрополитена предложена методика расчета оптимальных объемов запасшга чаете!! и оборудования, реализованная на базе стохастических моделей управления запасами. В качестве исходной принята статистическая модель, которая характеризуется детерминированным периодом пополнения, когда заявка на запасныо части принимается один раз на основании прогнозируемых уровней спроса. Ожидаскыз затраты на содержание запаса и потер! от нехватки запасах частей определяются фут;кцр:еЯ:

к ) Р V *0-3 «М-аУРф; (ю

где: 1} - суммарный объем запасных частей; - фактический уровень спроса; вероятность того, что уровень спроса ра-

вен ^ ; / - затрата на содержание единицы оборудования на схлодз; Г} - потери с? недопоставки оборудования:

Соотношение затрат от недопоставки и хранения определяется вэляч:шой критического отноаения /? : л С-

Й = (13)

Причоч, 0 £ $ I, так кая ^ 1 и /1 > С . Оптимальное количество заказываемого оборудоганад определяется из соотношения: у

■РУ'-^Р^); (14)

где: Р(у) - статистическая (кумцулятивная) функция распределе-шя уровней спроса.

При реализации статической модели управления запасами принято, что распределение спроса на оборудование подчиняется закону Пуассона, так как вероятность спроса при детерыинирозакк?и

периоде планирования постоянна, а уровни спроса на оборудование дискретные величины. Ввиду отсутствия на метрополитене механизма учета потерь от недопоставки оборудования, в работе используются удельные,по отношению к стоимости узлов , величины ^/с^ ^ и 'Ус.7^- На их основе построены зависимости критического отношения ^^(""/с^) от удельных затрат недопоставки и хранения оборудования. Предложен алгоритм расчета оптимальных партий оборудования , использующий в качестве входных параметров величину критического отношения И и среднеожидаемое число отказов узлов .

Шестая глава посвящена^расчету экономического эффекта от предлагаемого оптимального ремонтного цикла и мероприятий,направленных на повышение работоспособности оборудования. Годовой экономический эффект от перехода на предлагаемую структуру и мероприятий .повышающих ресурс изнашиваемого оборудования,составляет более 600 тыс.руб. в ценах до 1.02.92 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Оптимизация структуры ремонтного цикла вагонов метрополитена требует реализации системного анализа надежности оборудования, основанного на исследовании параметрической и непараметрической надежности.

2. Методика расчета показателей непараметрической надежности вагонов метрополитена в условиях представления усеченной информации о наработках на отказ позволяет получить достоверные оценки и значительно уменьшить период наблюдения за состоянием оборудования.

3. для оборудования,не имеющего контролируемых параметров, определены оптимальные пробеги до-восстановления работоспособности после следующих отказов: .

- скол серебрянных контактов ЬЭ-42 - 4Ь0 тыс.км.;'

- 21 -

- аксиальный разбег якоря ТЭД Д<~П7 ßi - 820 тыс.км;

- пробой катушки КШ - 400 тис.км;

- разрегулировка аппаратуры управления - 500 тыс.км;

- обрыв прулзшы ЗУМ-IA - 350 тыс. км;

•- пробой дроссельной катуши СДРК - 460 тыс.км;

- нагрев буксовых узлоз колесных пар - 860 тыс.км.

4. Оптимальные межремонтные пробеги до восстановления изнашиваемого оборудоганля составляют:

- оле:гградгигатеяь ДС-4С8 (обточка коллектора) - 460 тыс.км;

- ТЭД Д{-П7 JJi (устранение аксиального разбега якоря) -2000 тис.км;

- пат:темх!1 центрального бруса (смена) - 444 тыс.км;

- колесные пары (смена колеса) - 2064 тыс.км.

5. Оптимальная структура ремонтного цикла, рассчита:шая методом динамического' программирования, детершнировзна ресурсом

8 узлоз, имеющих параг/етрическио и ¡»параметрические отказы, •л Еилвчаэт в себя ремонты 3-х объемов:

- ТР-2, Еыпаг.нлемь.'Я при пробеге 332 тыс .км, лимитированном величиной ресурса наличников центрального бруса до предельного износа, катушки контактора КЫ1 по пробою изоляции, коллектора элехтродшгателя "-{-4С6 по предольпгЛ выработке коллектора;

- ТР-З, осуществляемой при пробеге G64 тыс.км, лимитированном еолнчиной ресурса dyiccosürc узла по превыленга теммра-туры пэрзгрева, аппаратуру управления до ее регулировки, дрсс-сольноЗ катулжи СДНг по пробои изоляции;

- СР, выполняемый при пробеге 1992 тыс.км, лимитированном ресурсом ТЭД ДМ 17 ДО до восстановления аксиального разбега rat оря и колесных пар до смены колеса.

Техническое обслухигмгае T0-I,-2,-3,-3K к ремонт TF-I целесообразно осуществлять с период;гчностъю, устанозленяс.1

соответствующими нормативными документами.

6. Ресурс до обточки колесных:пар по предельной; величине проката и толщины гребня колеса практически не реализуется из-за повышенной интенсивности образования ползунов на поверхности катания. При устранении причины образования ползунов оптимальный пробег до обточки по предельному прокату составляет 771 тыс.км и приходится на ремонт ТР-3 в предлагаемой структуре ремонтного цикла. В условиях эксплуатации Нижегородского метрополитена обточку колесных rap необходимо осуществлять по потребности. При проведении ТР-3 допускается эксплуатация колесных пар с прокатом не более 1,ш и толщиной гребня не менее 29,5 мм с гарантией, что до ближайшего ТР-2 контролируемые параметры

не превысят своих предельных значений.

7. Наиболее вероятной причиной образования ползунов на колесных парах в процессе торможения являатся снижение коэффициента сцепления мезду колесом и рельсом из-за попадания остатков масла с фитиля рельсосмазывателя и влаги в тоннелях на поверхность катания.

8. Применение смазочной композиции б СйС-180-05 "эпилаып позволяет существенно увеличить ресурс изнашиваемого оборудования. Результаты экспериментальной эксплуатации партии эпиламирован-ных коллекторов электродвигателей Д{-408 и валиков серповидной подвески редуктора показали, что:

- использование эпилаыа увеличивает ресурс коллектора в среднем в 4 раза при периодичности эпиламирования через 63,5 тыс.км;

- опилашросамщ валиков серповидной подвески снижает интенсивность их изнашивания в 2,0 - 2,7 раза на интервале до 100 тыс. да.

- 23 -

9. Предлагаемая методика определения оптимального количества оборудования на базе стохастических моделей управления запасами реализует индивидуальный подход к решению проблемы обеспечения запасных частей. Аналитическое решение основной задачи техки-■ ческой диагностики многопроводных устройств значительно упрощает проведение экспресс-диагностики в условиях эксплуатации.

Основное содертаниа диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Горский A.B., Воробьев A.A., Агапов U.M. Оценка показателей непараметрической надежности электроподвижного состава // Вестник ВНИИЯГ » 5. 1991. - C.2I-24.

2. Горский A.B., Воробьев A.A., Агапов Ы.М. Надежность локомотива и оптимизация системы их технического обслуживания

и ремонта. В кн: Состояние и перспектива развития электровозостроения в стране. - Тез. докл. 6 Всесоюзной н.-т. кенф., Новочеркасск, 1991. - С.160-162.

3. Горский A.B., Воробьев A.A., Агапов Ы.М. Особенности эксплуатации и надежность оборудования вагонов метрополитена // Элохтр. и тепя. тяга. № б, 1992. С.33-34.