автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование технического уровня вагонных депо и вагонных конструкций

МПС РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ( МИИ Т )

На правах рукописи

УДК 629.472.7.(043.3)

БОЛОТИН МИХАИЛ МИХАЙЛОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ВАГОННЫХ ДЕПО И ВАГОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав хедеэчых дорог и

тяга поездов

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

МОСКВА - 1994

Работа выполнена на кафедре "Вагоны и вагонное хозяйство" Московского государственного университета путей сообщен™ (МШТ),

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор- ЛУКИН В.В.

доктор технических наук, профессор САВЧУК О.М.

доктор технических наук, профессор Феоктистов В.П.

Ведупая организация - Главное управление Еагонного хозяйства МПС РФ.

Защита диссертации состоится " ... . на

васздании диссертационного совета Д. 114.05.05. в Московском государственном университете путей сообщения в ауд. 1210 в 1400 ч.

Отзывы на диссертацию в форме научного доклада в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять по адресу: 101475, ГСП-4, Москва, А-55, ул. Образцова, 15, ученый совет МИИТа.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИТа.

Диссертация в форме научного доклада разослана

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

/" В.Н. ФИЛИППОВ

г:

У

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Задачи экономического и социального развития страны неразрывно связаны с повышением эффективности работы железнодорожного транспорта, использованием и содержанием вагонного парка, повышением качества обслуживания клиентуры.

Важную роль в обеспечении безопасности движения поездов, своевременности, доставки грузов играет технический уровень, техническое состояние вагонов и влияющий на них уровень развития вагоноремонтной базы.

Повышение качества ремонта способствует улучшению технического состояния вагонов (считается, что при увеличении работоспособности подвижного состава на 15Х частота поступления его в текущий ремонт сокращается примерно вдвое). Поэтому развитие вагоноремонтной базы и совершенствование технического уровня вагонных депо и вагонных конструкций является актуальной задачей.

Актуальность поставленной задачи подтверждается также тем, что темпы развития деповской базы отставали и продолжают отставать от темпов роста и "старения" вагонного парка и потребности вагонов в ремонте. Особенно острое положение сложилось с пополнением и ремонтом парка цистерн, которые раньше традиционно поставлялись вагоностроительным заводом Украины. Б связи с налаживанием производства цистерн на ПО "Уралвагонзавод" и других предприятиях России разработки в области повышения надежности и зф}>ективности Работы цистерн, их узлов и элементов приобретают особую актуальность.

В условиях существующего раздела парка вагонов м^жду государствами Содружества и соответствугето изменения производственных мощностей ремонтной базы дорог России.дефицит вагоноремо-

нтнок базы (ВРБ) на дорогах России увеличился. На европейской части дорог России осталось около 50% имевшихся производственных мощностей по деповскому ремонту вагонов.

Выполненные во ВНИИЖТе расчеты показывают, что дефицит вагоноремонтной базы составляет около 21%.

Традиционные.пути развития ВРБ требуют больших капиталовложений, длительного времени и на отдельных направлениях невозможны без нового строительства или реконструкции имеющихся вагонных депо. •

Б условиях становления рыночной экономики, когда все предприятия заинтересованы в получении максимальной прибыли, когда постоянно растут цены на топливо, электроэнергию, материалы, взаимосвязанное решение вопросов повышения технического уровня вагонных депо и вагонов приобретает еще большее народнохозяйственное значение.

Цель работы - разработка теории расчета и анализа технического уровня вагонных депо, практических рекомендаций по оценке важнейших показателей технического уровня (ТУ) производства и новых технических решений, направленных на повышение эффективности работы вагоноремонтных предприятий и вагонных конст-' рукций.

В соответствии с поставленной целью решаются следующие основные задачи:

- анализ технической оснащенности и эффективности работы вагонных депо;

- обоснование номенклатуры показателей ТУ вагонных депо, разработка методов их оценки и прогнозирования;

- разработка методов и алгоритмов выбора оптимальных уравнении сг;11'и мехду показателями ТУ;

- гл. р.'.-^отч?. критериев оценкн взаимного влияния показателей

ТУ депо, параметров вагонов, эффективности их работы и работа депо;

- разработка практических решенмй по совершенствованию ТУ депо, повышение его производственной мощности;

- разработка методов и алгоритмов расчета производственной мощности депо;

- разработка новых технологий ремонта вагонов и автоматизированных программных комплексов по экспертизе ТУ и производственной мощности депо;

- разработка принципиально новых технических решений повышения надежности, жесткости вагонных конструкций с целью снижения уровня их повреждения в эксплуатации;

- внедрение в учебный процесс подготовки инженеров и повышения квалификации руководящих работников вагонного хозяйства теоретических и технических разработок по решения проблем ремонтных предприятий и повышению их ТУ.

Методы исследования. Решение поставленных задач, представляющих собой единый методологический комплекс, выполнено на основе численных и вероятностно-статистических методов: методов математической статистики (в частности методов корреляционного и регрессионного анализа), теории вероятностей, надежности, моделирования на ПЭВМ.

Научная новизна и достоверность результатов. Совокупность научных положений и результатов, представленных в диссертации в форме научного доклада, может быть квалифицировано как теоретическое обобщение и решение важней, имеющей народнохозяйственное значение, научной проблемы - повышения технического уровня и эффективности работы вагонов и вагонных депо на основе разработки и исследования математических моделей уэлоз конструкций вагонов и производственных процессов,

применения новых гибких технологий, автоматизированных экспертных систем, поточных линий с переменной структурой, принципиально новых и более надежных узлов и деталей вагонов.

Научная новизна проведенных исследований заключается в том, что впервые в теории и практике вагонного хозяйства с единых методологических позиций разработан^ и реализована в конкретных решениях концепция взаимосвязанного повышения технического уровня вагонных депо и вагонов.

Разработаны методы расчета, интегральные критерии, установлены прогрессивные 8начения и совокупности показателей технического уровня и технической оснащенности вагонных депо, позволившие создать теорию расчета и анализа технического уровня производства, автоматизированные экспертные системы и обосновать лра-ктические рекомендации по повышению эффективности и обеспечению устойчивости работы технологических линий вагонных депо.

Разработаны обобщенные методики и алгоритмы:поиска оптимальных уравнений связи; прогнозирования показателей технического уровня депо; исследования взаимодействия опор и котлов цистерн при наличии начальных неровностей, внесшие существенный вклад в развитие общих методов получения однофакторных моделей, методов, прогнозирования и расчета котлов цистерн в наиболее ответственных зонах.

Разработаны методы расчета и экспертизы производственных мощностей депо и вагоноремонтной базы с учетом оценки влияния на их величину параметров вагонов, структуры вагонного парка, показателей производственных процессов ремонта вагонов и перевозки • >

грузов, позволившие обосновать эффективные пути снижения дефицита в;./оноремонтной базы и разработать автоматизированные программные комплексы и экспертные системы.

Предложены ноше интегральные критерии технического уровня,

технической оснащенности и уровня управления трудовыми коллективами вагонных депо, определены критические области деятельности депо по этим критериям.

Разработан новый критерий конкурентноспособности для выбора 'рациональной структуры ремонтируемых вагонов и их объема выпуска в условиях действия рыночных отношений.

Предложен метод движущегося тренда для повышения точности прогнозирования показателей.технического уровня.

Разработаны принципиально новые технологические схемы гибких поточных линий ремонта вагонов и средства гибкого манипулирования, конструкции гидрогазовых поглощзягкх аппаратов автосцепки, опор кузовов вагонов на двухосные тележки, защищенные авторскими свидетельствами, позволяющее решить проблемы повышения эффективности работы вагонных депо и надежности загонных конструкций.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

- результатами практического применения разработанных методов, алгоритмов расчета и математических моделей в проектных, линейных предприятиях вагонного хозяйства, учебном процессе;

- практикой эксплуатации и результатами испытаний конструкций вагонов, их узлов и реализации предложений по повышению ТУ при реконструкции депо;

- достаточным совпадением результатов расчета с экспериментальными данными.

Практическая ценность результатов исследований определяется:

- использованием предложенных методов, критериев и математических моделей для обоснования: вариантов реконструкции и повышения технического уровня вагонных депо на Целинной, Горьковс-кой, Восточно-Сибирской и Юго-Восточной железных дорогах; пара-

метров опор и котлов восьмиосных цистерн и гидрогазовых поглощающих аппаратов автосцепки; экспертизы проектов вагонных депо;

- использованием предложенной структуры и методики сбора, хранения и обработки информации о деятельности вагонного депо с форме машинно-ориентированного паспорта, утвержденного Главным управлением вагонного хозяйства МПС и внедренного на всех предприятиях вагонного хозяйства;

- созданием опытных образцов гидрогазовых поглощающих аппаратов автосцепки, серийных образцов восьмиосной цистерны и макетных образцов захватных головок манипулятора;

- разработкой версий и внедрением автоматизированных, экспертных систем и программных комплексов "Мощность", "Паспорт", "Технический уровень", "Мощность-КР" и др.

- конкретными рекомендациями по разработке производственных участков для ремонта восьмиосных цистерн и проекта подъемно-транспортного агрегата для гибкого маневрирования;

- конкретными рекомендациями по повышению технического уровня конструкций наиболее ответственных узлов и деталей вагонов. Апробация и реализация работы.

Основные результаты работы доложены, обсуждены и . одобрена на: . .

- научно-техническом совещании в ЦВ МПС (г.Москва, 1988 г.!1-

- технических совещаниях в службах вагонного хозяйства Целинной (г. Целиноград, 1979+1980 гг.), Горьковс-кой (г. Нижний Новгород, 1983*1990 гг.), Юго-Восточной (г. Воронеж, 1987 г.) и Восточно Сибирской (г. Иркутск, 1985 г.) железных дорог;

- сетевой школе "Опыт государственной аттестации студентов выпуисных курсов по специальности "Вагоностроение, и вагонное хозяйство" в МИИТе" (г. Новосибирск, 1989 г.);

- научно-практической конференции в МИИТе "Разработка алго-

ритмов по экспертизе базы ремонта вагонов" (г.Москва, 1993 г.);

- заседаниях кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" МИИТа (1979+1993 гг, 1994 г.).

В основу диссертации в форме научного доклада положены раэ-' работки, выполненные под руководством автора и с его личным участием, связанные непосредственно с общим направлением научных исследований, проводимых на кафедре "Вагоны и вагонное хозяйство" МШТа с 1977 по 1993 годы (И ГР 77076556 , 80062831, 01822068018, 01823068098, 81037184, 81072044, 01840064028, 01860085361, 01850064876, 01870030862, 01900040372, 01860091827) и 47 публикаций: учебник, учебное пособие, научные статьи (27), методические указания и инструкции (6), изобретения (14).

Результаты исследований вошли:

- в Указание МПС N ЦВ/ЦВТС-1 от 8.07.1989 г. о введении в действие "Инструктивно-методических указаний по оценке ТУ производства и ТУ и качества проектов на строительство, расширение и реконструкцию предприятий вагонного хозяйства" с 01.08.1989 г.;

- методические указания по проектирован;:» вагонного хозяйства, разработанные Мосгипротранс, 1985 г.;

- в разработки конструкций восьмиоской серийной цистерны мод. 871.00.000-6 и гидрогазового поглощающего аппарата типа ГА-500;

- в рекомендации по совершенствованию ТУ вагонных депо Юго-Восточной железной дороги, утвержденные начальником вагонной службы 17.12.1987 г.;

- рекомендации по развитию и размещению вагонных депо, ППВ и участков текущего отцепочного ремонта вагонов на Восточно-Сибирской железной дороге, утвержденные Главным инженером вагонной службы, 1985 г.;

- рекомендации по разработке производственных участков для

ремонта 8-осных цистерн и 4-осных тележек с учетом применения перспективных средств механизации, утвержденные ЦВ ШС 16.02.1984 г. ' '

- в стандарт предприятия; уровень качества дипломного проекта; критерии качества СТП 58.01-87;

- учебник для вузов ж.-д. транспорта " Автоматизация производственных процессов при изготовлении и ремонте вагонов", 1989 г.; - учебное пособие "Автоматизация производственных процессов при ремонте вагонов", 1988 г.-

Автор выражает глубокую признательность и благодарность докторам технических наук В.Н. Котуранову, К.Ф. Скибе, П.С.^ Ани-симову, П.А. Устичу за ценные указания при подготовке данной работы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ( научного доклада )

1. ПРОБЛЕМЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАГОННЫХ ДЕПО ПО РЕМОНТУ ГРУЗОВЫХ И ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ

Вагонное депо представляет собой сложную производственную систему, которая должна работать независимо от колебаний трудоемкости ремонта и типа вагонов, поступающих в ремонт. Поскольку моменты поступления требований (вагонов) в плановый ремонт нельзя полностью считать случайными (так как на накопителе имеется определенный вапас вагонов), то такие производственные системы не могут в полной мере отвечать требованиям систем массового обслуживания.

Поэтому для их исследования не представляется возможным пригнать достаточно хорошо разработанный, математический аппарат систем массового обслуживания.

?тс> обстоятельство ставит перед научными работниками вагон-

ного хозяйства трудоемкие задачи по разработке теории расчета производственных систем ремонта вагонов.

Вопросам анализа производственных процессов деповского ремонта вагонов и локомотивов, поиску рациональных путей их разви-,тия и разработке систем ремонта посвящены работы И.Ф.Скибы, Н.Э. Криворучко, В.И. Гридюшко, В.В. Лукина, В.И. Сень ко,. П.А. Устича, И.П. Исаева, A.B. Горского, Э.Д. Тартаковского, И.И. Хабы, Р.П. Вяткина, , A.B. Подшивалова, В.П. Бугаева, Р.В. Райкова, А.П. Ступина, Е.С. Бузановой, Н.Г. Мартынюк, A.B. Шиловича и др.

Проведенные автором исследования посвящены решению наименее изученной в теории и практике вагонного хозяйства задачи - анализа технического уровня вагонных депо, представляющего собой комплексный критерий состояния, направлений развития производства и конструкций вагонов. Сложность решения такой задачи, обусловлена многообразием типов ремонтируемых в депо вагонов, качественными различиями применяемых в загонных депо средств труда, методов и форм организации производственных процессов и управления.

Для решения поставленной задачи вагонное депо представлено как система управления, подчиняются действию основного кибернетического закона управления - закона необходимого разнообразия и быстродействия.

Целью функционирования такой системы является своевременный выпуск качественной продукции установленного объема при максимальной эффективности. Алгоритм функционирования системы должен обеспечивать ее устойчивую работу при действии внешних и внутренних возмущений, то есть отвечать на каждое воздействие внешних и внутренних возмущений соответствующим противодействием в нужный момент.

Исследованиями установлено, что из всех внешних возмущений действующих на Еагонное депо, определяющим является неравномерная трудоемкость (из-за неодинакового уровня поноса и повреждения элементов вагонов, разнотипности вагонов и т.п.), которая наиболее серьезно сказывается на устойчивости работы технологических линий депо и значениях ватлешни показателей ТУ.

Лля того, чтобы построить алгоритм функционирования вагонного депо необходимо прежде всего иметь четкое представление о характере изменения трудоемкости. Исследованиями В.И. Сенько, В.П. Бугаева, В.Г. Воротникова, Н.Е. Разинкина и автора установлено, что трудоемкость ремонта вагона и многие другие параметры

I

производственного процесса являются случайными величинами и их изменение описывается нормальным законом распределения. Тогда можно построить доверительный интервал для неизвестного математического ожидания. При нормальном законе распределения доверительный интервал для исследуемых параметров при неизвестной дисперсии приобретает следующий вид

х - Ь ■ Э //п~, х + Ь • Б //¡Г , (1.1) / «,1, /

где х - среднее значение исследуемого параметра;

1 - статистика, имеющая распределение.Стьюдента с Ь -= п - 1 степенями свободы и уровнем значимости « = 0,05;

Б - среднее квадратичное отклонение; п - величина выборки. 1 табл. 1 представлены данные, полученные по результатам оСчмедорания вагонных депо на основе разработанного маашшо-ори-«•нтирлишного п.ченорта, характеризующие нара'.-л-три преквюдствсн-

ных процессов и их доверительные интервалы.

Доверительные интервалы параметров

Таблица 1

Тип вагона Параметр Величина параметра У

средняя максим. минимальн.

Крытый «в. 7. 0, % Тн, чел/ч Тп, чел/ч 40,7 29,1 27,7 ,51,34 58,52 49,65 30,9 69,97 22,88 8,45 24,5 32,71 17,74 17,97 2,79 16,21

Полувагон «В, % В, 7. Тн, чел/ч Тп, чел/ч 46,6 30,36 25,2 39,96 75,08 45,6 . 30,3 44,56 18,12 15,12 20,1 35,36 28,36 13,26 4,44 4,01

Платформа «в. * 3, 7. Тн, чел/ч Тп, чел/ч 20,9 •40,2 22,5 40,8 34,28 61,62 27,13 60,37 5,52 18,78 17,87 21,2 13,33 11,67 4,03 10,66

Цистерна «в, 7. 0, X Тн, чел/ч 26,3 0 15,8 64,91 0 20,82 0 0 10,78 38,6 0 4,37

Представление о доверительном интервале позволило сформировать критерии устойчивости работы технологических типовых поточных линий ремонта вагонов в депо и выбора систем управления эти' ми линиями:

Кв >

7,56 ( Тгдзх - ТП1п )*"

ср

9у = 1 ^ р [ Тщах " ТпНп ] • А • N0,

(1.?.)

(1.3)

где Рр - номинальный годовой фонд рабочего времени одного рабочего, ч;

Нф - фактический выпуск вагонов из ремонта за год; Кв - требуемое количество вагонов на одной позиции;

8у - требуемое количество уравнительных позиций;

Р - плотность работ на позиции, чел/поз.; Ттах и Тщт ~ соответственно, максимальная и минимальная трудоемкости ремонта вагона, чел-ч. «ь - доля данного типа вагонов в общем выпуске; • в - доля вагонов с поврежденным кузовом;

?н. тп " трудоемкость работ на вагоносборочном участке при ремонте вагона, соответственно, с нормальным износом и поврежденным кузовом.

Условие (1.3) следует применять в тех случаях, когда из-за малых размеров вагоносборочного участка не удается ставить на позицию больше одного вагона. Тогда перед вагоносборочным участком организуют уравнительную (нулевую) позицию. При невозможности соблюдения условий (1.2) и (1.3) применять автоматическое управление конвейером ремонта вагонов не рекомендуется. Кроме того под сомнение ставится и применение типового (с жестким циклом) поточного метода ремонта вагонов.

К внутренним возмущениям, приводящим к нарушению устойчивости работы поточной линии, относим следующие основные факторы:

- уровень механизации и автоматизации труда, производства и управления;

- средний возраст машин и оборудования;

- степень сплоченности трудового коллектива, уровень управления трудовым коллективом, обеспеченность энергетическими и материальными ресурсами.

С целью оценки уровня перечисленных выше факторов проводились обширные обследования вагонных депо дорог России и других стрш Содружества. Результаты обследования депо и математической обработки лютых об уровне механизации и автоматизации труда, предстлкченн в табл.. 2.

Таблица 2

Уровни механизации и автоматизации труда

Тип вагона Уровень механизации и автоматизации труда, % Э Доверит, интервал

средний максим. минимальн.

Все типы гр. вагонов 40,5 50 30,5 3,25 34-47

Полувагоны 44 75,3 20 9,21 26-62

Крытые 40 72 17,6 9,06 22-53

Платформы 37,7 50,7 26,5 4,03 30-46

Цистерны 40,2 54,3 16,7 6,26 23-53

Пассад. ваг. 33,5 43,4 21,8 3,6 30-37

С целью определения факторов, способствуют снижению доли ручного труда, тщательному анализу подвергались Есе вида работ, выполняемых на вагоносборочных участках депо. Результаты анализа,' представлены в табл. 3.

Таблица 3

Уровни механизации и автоматизации труда по ведам работ

Наименование работы Средние уровни механизации и автоматизации труда, %

полуваг. крытые платформы цистерны

Все виды работ 36 31 27,6 31,1

Слесарные 38,2 29,4 32,8 23,4

Сварочные 41,4 34,4 32,4. 33,1

С-лесарно-тормозные 20.1 19,5 21,9 . 17,0

Автогенные 44,8 39,3 35,7 47,7

Столярные 38,2 31,5 19,6 28,9

Мачярные 33,6 31,9 23 31,3

Из табл. 3 следует, что самый низкий уровень механизации и автоматизации труда имеют работы по смене и ремонту тормозного оборудования вагонов (.19,7^). Системными, исследованиями техниче-

ского оснащения автоконтрольны;; пунктов (АКП) ремонта тормозов в депо, проведенными ВНИЙНТом с участием ШИТа, дополнительно установлено, что уровень механизации и автоматизации труда' в АКП также низок и колеблется от 17 до 22%.

Ксследованияуи автора установлено, что уровень автоматизации производства в некоторых депо не превышает 8%, а средний составляет 2,57%.

Представленные в табл. 2 и 3 данные и результаты других исследований показывают, что иа уровень механизации и* автоматизации труда и производства оказывают влияние прежде всего следующие факторы:

- прогрессивность средств труда и технологии;

- совершенство конструкций вагонов, их надежность, трудоемкость ремонта.

Обследованием вагонных депо также установлено, что лишь отдельные депо оснащены автоматизированными системами управления или автоматизированными рабочими местами. Около 60% машин и оборудования, которыми оснащены депо, имеют срок службы свыше 15 лет.

Проведенный анализ производственных процессов деповского ремонта вагонов определил стратегию исрледований - найти и обосновать новые эффективные способы обеспечения устойчивости работы вагонных депо и снижения дефицита ВРВ как за счет повышения технического уровня депо, так и 8а счет изменения конструкции вагонов и снижения их повреждения в эксплуатации.

2. ЭКСПЕРТИЗА, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПУТИ ГОВИЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ВАГОННЫХ ДЕПО

2.1. Системы показателей по оценке технического уровня депо и производственных участков

Под техническим уровнем понимаем техническое состояние производства на определенную дату.

Совокупность показателей, определяющих технический уроиень производства зависит от многих факторов, в том числе от объекта исследования и этапов развития производства.

Для анализа и оценки технического уровня производства ремонтных предприятий используют различное сочетание таких показателей как удельный вес прогрессивного оборудования, уровень механизации и автоматизации труда, уровень механизации и автоматизации производства, уровень автоматизации производства, фондовооруженность труда, техническая вооруженность труда, электровооруженность труда, возрастной состав оборудования, коэффициент сменности маиин, фондоотдача, удельный вес рабочих ручного труда, удельная площадь производственного участка и др.

Показатели технического уровня группируются так, чтобы можно было оценить уровень техники, урозень технологии, уровень вооруженности труда, уровень механизации и автоматизации производства и труда.

В исследованиях, выполненных азтором, номенклатура показателей технического уровня производства определялась методами экспертной оценки, а их ранг - методом ранжирования для следующих ситуаций:

- оценки влияния трудовых, энергетических и материальных затрат на комплексный показатель ТУ;

- сравнительной оценки технических уровней действующих гру-

зовых, рефрижераторных, контейнерных и пассажирских депо;

- оценки уровня качества проектов на строительство, реконструкцию и техническое перевооружение предприятий вагонного хозяйства;

- сравнительной оценки технических уровней действующих производственных участков депо.

При выполнении экспертного, анализа привлекались специалисты, занятые непосредственно работой в вагонном хозяйстве: начальники вагонных депо, их заместители и главные спедаалисты, руководители вагонного хозяйства отделений и служб железных дорог, МПС, работники проектных и научно-исследовательских организаций.

Необходимое количество экспертов устанавливалось по отношению

Нэ > р2 • *>2 / е2,

где р - величина доверительной вероятности;

Б

0 = — • 100% - мера изменчивости, показывающая в процентак

х

рассеивание случайной величина от среднего значения;

е - величина допустимой ошибки.

Исследованиями установлено, что для объективной оценки номенклатуры показателей ТУ необходимо участие 18 т 26 экспертов. Степень согласования мнений экспертов проверялась по козффициен-' ту конкордации, а аначимость его по критерию Пирсона.

■ Номенклатура показателей ТУ по оценке действующих депо, их производственных участков и научно обоснованные прогрессивные значения представлены в табл. 4 и 5.

Данные, представленные в табл. 4 и 5, дают общую картину -:е\н1!чес-!чсго уровня вагонных депо и их основных производственных

участков, позволяют проводить экспертизу этих объектов и исследовать пути совершенствования.

Таблица -1

Номенклатура показателей ТУ депо

Наименование показателей Коэфф. весом. Прогрессивные значения

груз. реф. конт.

Производительность труда,

прив. ваг./чел 0,180 84,8 62,4 70,9

Уровень автоматизации, X 0,151 4 2 3

Удельный вес рабочих ручного

труда: в основном произвол. 0,124 33,5 33,5 33,5

вспомогательном 0,124 38,5 38.5 38,5

Прибыль на 1 руб. товарной

продукции, коп./руб 0,123 72 99 82

Удельный вес автоматического

оборудования, X 0,104 5,2 3 л 2

Фондоотдача, прив.ваг/чел 0,101 0,013 0,006 0,018

Коэффициент сменности малин 0,093 1.7 1.7 1,7

Таблица 5

Номенклатура показателей ТУ производственных участков депо по ремонту грузовых вагонов

Наименование показателя Коэфф. весом. Прогрессивное значение

вагоносб. Тел Кол. рол. КПА

Уровень механизации и автоматизации производства, X 0,28 58 69 63 58

Уровень автоматизации, X 0,28 11,6 22,1 16,4 5,8

Уровень прогрессивности машин (технологии), X 0,21 63,8 75,9 83,8 80,6

Злектровоорухенность труда, кВт/чел 0,14 10 20 17 19

Удельная площадь участка, м*-/ваг. 0,09 205 60 87 130

2.2. Методы и критерии оценки технического уровня вагонных депо

При анализе ТУ выявляют степень . соответствия параметров применяемых на предприятиях производственных процессов и средств их технического оснащения эталонным (прогрессивным) для данного производства. Однако при наличии большого количества единичных показателей весьма сложно обоснованно ' выбрать наиболее эффективные пути повышения технического уровня предприятия. Поэтому автором обоснована целесообразность применения для оценки и анализа ТУ вагонных депо обобщенного комплексного показателя

• *

У - Е «! ( ^/ьф (2.1)

где «1 - коэффициент весомости 1-го показа-

теля;

Г1 . Гш

21 --или к* ----относительный 1-й показатель;

Гш и

Ь1 - количество факторов, учитываемых в Г-м показателе;

Г1, Гр! 1 - абсолютные значения 1-го показателя, соответственно, рассматриваемого и эталонного депо, . При выполнении расчетов по определению параметра д! первое' соотношение следует применять для показателей, имеющих тенденции роста, а второе - снижения.

Для возможности проведения экспертизы технических уровней действующ!« депо (проектов) и принятия решении автором были установлены на основании многочисленных исследований границы изменения ''критерии) комплексного-(безразмерного) показателя техни-

ческого уровня:

\

У > 1 - высокий ТУ (проект высокого качества);

0,9 < У < 1 - нормальный ТУ (проект отвечает требованиям экспертизы);

О,? < У < 0,9 - депо требует технического перевооруже- (2.2) ния (проект требует корректировки);

У < 0,7 - депо требует реконструкций (проект тре-• бует существенной переработки).

Прогрессивные значения единичных показателей технического уровня устанавливались на основе сбора, обработки и анализа большого количества статистических данных о деятельности вагонных депо по ремонту грузовых, рефрижераторных, пассажирских вагонов и контейнеров.

Величина прогрессивного значения показателя, имеющего тенденцию роста определялась по правой границе доверительного интервала, а показателя, имеющего тенденцию снижения - по левой.

2.3. Влияние энерговооруженности, механизации труда и эффективности работы депо на ТУ производства

Повышение уровня технического оснащения вагонных депо современными средствами механизации и автоматизации или резкое (при росте выпуска продукции) увеличение средств малой механизации должно привести к заметному росту потребления электроэнергии. Поскольку при ограниченных возможностях увеличения численности рабочих (при росте программы) добиваться выполнения планов деповского ремонта Батонов становится возможным преимущественно за счет повышения уровня механизации и автоматизации труда, то в этих условиях вопросы выбора рациональных средств механизации и автоматизации для ремонта вагонов, обеспечивающих экономию

электроэнергии и трудовых ресурсов, приобретают важное значение.

Для решения такой задачи разработана модель расчета обобщенного комплексного показателя ТУ депо

т

10000 Вт Кма

У-----+ -, (2.3)

5 1000 10

где 10000 руб/прив. ваг; 1000 руб/чел; 10% - коэ-

ффициенты приведения, определяющие удельный вес суммируемых показателей; Б - удельные затраты;

о Ен • Кд + е

Вт » ----приведенная вооруженное^ труда;

Кл - среднегодовая стоимость производственных

фондов, отнесенная на деповской ремонт; е - суша текущих расходов на электроэнергию

для технологических целей; Ч - среднесписочная численность рабочих на деповском ремонте;

Т

Кмд - уровень механизации и автоматизации труда; Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений._ С целью расчета уровня механизации и автоматизации труда, автором на основании анализа многочисленных работ в этой области и результатов обследования депо, получена следующая зависимость

Т 100% а

Кмд--СП!, (2.4)

а 1

где

Я - общее количество работ, выполняемых на исследуемом процессе;

"И

Щ - Е Ьон - средний коэффициент прогрессивности еыпол-

1

нения 1-й работы; пи - количество операций, входящих в 1-ю работу, выполняемую на одном рабочем месте;

Ьми и - машинной и общее зремя выполнения 3-й оие-

Конкретные значения коэффициентов прогрессивности, получен-

Уровень механизации и автоматизации производства определяется по формуле

где шг - количество используемых машин;

2 - авенность малины.

Уровень технологии, применяемой при ремонте вагонов, обусловлен характером используемых машин, уровнем их автоматизации, что, в свою очередь, предопределяет требуемую квалификацию работников, степень культуры производства. В связи с этим уровень технологии определяем по Формуле

В модели (2.3) удельные затраты играют наибольшую роль в оценке ТУ. Чем меньше будет расход энергоресурсов, материалов, стоимость фондов, численность рабочих, тем будут ниже затраты, а. следовательно, выше показатель ТУ.

Показатель приведенной вооруженности труда также играет важную роль в оценке эффективности мероприятий по механизации и

рации 1-й работы.

ные в исследованиях, приведены в методической литературе.

автоматизации труда. Его оптимальное значение может говорить о рациональном соотношении численности рабочих, стоимости основных производственных фондов и программы.

Для определения оптимального значения параметра Вт основные составляющие затрат (заработная плата Эр, стоимость основных производственных фондов Кд; расходы на силовую электроэнергию е) были выражены через этот показатель методами регрессионного анализа, затем по экстремуму функции найдено его оптимальное удельное значение - 0,9 руб/ чел.прив.ваг. На рис. 1 приведено изображение перечисленных зависимостей, отражающих их качественную связь.

Влияние факторов на приведенную вооруженность труда

Рис. 1

На рис. 1 кривая 1 характеризует изменение стоимости машин (Ко), 2 - фонда заработной платы (Эр) и 3 - удельных затрат(Б). Из графика следует, что • область рациональных значений

0,7 < Вт < 1,1. Величина Вт < 0,7 характеризует низкую вооруженность труда, преобладание ручного труда над машинным и сравнительно большую численность рабочих. Бри Вт > 1,1 наблюдается "сверхвооруженность", когда объем выпуска продукции не соответс-. твует уровню технического оснащения депо.

Методами корреляционного и регрессионного анализа получены зависимости между пропускными способностями депо и уровнем механизации и автоматизации труда и расходом электроэнергии: депо по ремонту: полувагонов

Q - 1,08 + 0,23 [ K^Ai - 44,46 };

крытых вагонов

Q - 0,8 + 0,02 ( Kiwi * 40,7 );

платформ

Q - 1,016 + 0,0267 ( KMAi - 38,48 ]; цистерн

А ' Т

. Q - 1,228 + 0,06 [ KMAI " 38,9 j; расхода электроэнергии, кВт-ч/ваг е » 280 - 2,3 Kj.iAi-

Приведенные математические модели позволяют проследить влияние уровня механизации и автоматизации на производительность технологических линий вагонных депо и возможности экономии энергоресурсов.

2.4. Обобщенная методика выбора оптимальных уравнений связи между показателями технического уровня

Методы корреляционного и регрессионного анализа позволяют сравнительно просто получать уравнения связи между объективно сущестьующими явлениями и процессами при наличии достаточно достоверной информации. Однако в тех случаях, когда информации об исследуемых параметрах мало или она вызывает некоторое сомнение, то с помощью этих методов получить модель, адекватную исследуемому процессу, затрудните,льно.

Поскольку при исследованиях производственных процессов довольно часто требуется получать математические однофакторные модели, то автором разработана методика и алгоритм расчета, позволяющие сохранить достоинства метода ' регрессионного анализа и расширить область его применения для более иирокого спектра задач (в частности для ситуаций с малым объемом исходной информации) ,

Фактические значения показателей технического уровня относятся к случайным величинам, так как их значения в каждом'конкретном случае обусловлены действием многих причин, которые не всегда можно учесть. '

Задача измерения статистической связи состоит в том, чтобы установить, как изменение одного показателя технического уровня отражается на вариацию другого. Для установления статистической' зависимости одного показателя от другого следует прежде всего найти уравнение связи.

Разработанная методика и алгоритм (ориентирован на применение ПЭВМ) выбора оптимальных уравнений свяви основаны на многократном повторении процедуры метода регрессионного анализа (по-¡глговем процессе), методе последовательного анализа и идеях ме-

тода статистических испытаний.

Для выполнения расчетов применяется совокупность моделей, •например

у(х) = ао V а1Х;

у(х) = Ьо + Ь1 —;

х

у(х) » со + С1Х + сгх*-; у(х) = do * с11Х + d2Xг + <Ззх3.

(2.5)

Собранные статистические данные проверяются на однородность известными методами. После этого расчет выполняется в следующей последовательности.

1. Для выбранных моделей по методу наименьших квадратов определяем оценки коэффициентов регрессии ао, в1, Ьо, Ьь со, са, сг, с1о, d2, ¿з. Затем для всех моделей при фиксированных (экспериментальных) значениях х^ рассчитываем значения исследуемого показателя у^ и определяем остаточные дисперсии

Е ( у - у ) .

п - 2 1

где у - фактические значения показателя; у - расчетные значения показателя. Выбираем модель с минимальным значением Ботип-

2. Для фиксированного (экспериментального) значения анализируем все значения у- и устанавливаем у:т-.лх и упцп-

3. Определяем длину интервала 1 = у^ах - Угип.

4. Найденный интервал 1 разбиваем на к участков равной длины А1=

= 1/к.

5. Вычисляем значения исследуемого параметра на границах участков

У1 е С Утш + ( i - 1 ) Ü1, Ут1п + i • Л1 ], где i ■= (Т7Е).

6. Просматриваем экспериментальные и расчетные значения yj и определяем частоту их попадания в рассматриваемые участки

pi- = li/n, i - ОТО,

гдэ L - число значений у; попавших в 1-й интервал; К - общее число наблюдений.

7. Рассчитываем границы участков:

ll е С 0,Pi ];...; lk е.

k-1 k Е Pi. Е Pi

1=1 1=1

8. Генерируется случайное число й,р е СО, 13 (или выбирается из таблицы случайных цифр). Последовательно просматриваем все участки и оцениваем попадание е,р в их границы.

Если £,р не попадает ни в один участок, то оно отбрасывается и выбирается новое случайное число. Этот, процесс повторяется до первого попадания £,р в какой-либо участок, например, £, в С 0,Рг]. Тогда' определяем значение исследуемого показателя по формуле

Уз = Д1 • «,р + а,

где а - значение параметра в начале участка (на левой границе).' Полученное значение уз добавляем к исходному (экспериментальному) значению при х^.

9. Изменяем з (переходим к другому фиксированному значению х3-). Потеряем все действия п.2 * п.8. Тем самым формируем новый рас-

- ЙУ -

ширенный исходный ряд.

10. С новым исходным рядом выполняем действия по п.1. При этом

о

выбираем модель с §о2аип-

о

11. По критерии Фишера проверяем значимость различия Боапп и 'Зо1т1п

2 /2 Рр " Эстмп/ So2.nlг» > Р, , . / Т,(Г1,€г)

где Гт - табличное значение при уровне значимости а = 0,05 и степенях свободы С г - п* - 1; Г 2 г "2 " 1; П1 - число наблюдений для перзого лага; иг - число наблюдений для второго шага. Если расхождение значительно, то повторяются процедуры п.2+ + п.10. Если различие незначительно Рр < Рт, то принимается в качестве оптимального уравнения связи предыдущая расчетная мо-

о

дель с Ботт-

12. Проводим проверку адекватности выбранной модели фактическим данным по коэффициенту детерминации

о 2 / °

= 1 - Б0 / БуТ

° п г> /

где Бу = Е ( у - у ) / п - полная дисперсия показателя у. 1 /

На рис. 2 приведены результаты расчета по приведенной методике для случая поиска уравнения связи между производительностью

т

депо 0 и уровнем механизации и автоматизации труда кДд. Точками обозначены экспериментальные значения, крестиками - значения, полученные при численном эксперименте, график 1 построен для первого, а график 2 - второго нага. Для второго иага среднее квадратичное отклонение ниже по сравнению с первым на 20%, а ко-

эффшщенг детерминации составляет 0,74. Приведенные данные подтверждают эффективность разработанной методики. /

Результаты численных экспериментов

Í2 и

4.0

0,9

0,Ь 0,1

20 25 30 35 • 40 45 50 Км%

Рис. 2

2.5. Общая методика прогнозирования показателей ТУ

Для определения перспектив изменения показателей ТУ возникает необходимость определения их прогнозных значений. - К числу наиболее распространенных методов прогнозирования относят метод экстраполяции простыми зависимостями, метод движущейся средней, метод ркспоменцнального сглау.иваня, метод гармонических весов.

>0. ,Ьаг/ч /

| « *

- •

Т-У/ у /• '/■1 КУ

* •

метод абсолютного среднего приооста и др.

Основная идея прогнозирования при помощи перечисленных методов базируется на предположении сохранении закона изменения прогнозируемой переменной, выявленного на ретроспективном участ-' ке, на определенном интервале в будущем. Опыт прогнозирования показателей ТУ показал, что вид и параметры закона изменения переменной полученными по выше указанным методам существенно зависят от интервала времени ретроспекции, на котором они определялись, от значений показателя в крайних точках и др.

Предусмотренное в ряде методов дисконтирование информации по мере удаления времени ее получения в пробное не всегда приводят к желаемым результатам.'Поэтому автором разработана методика и алгоритм прогнозирования (метод движущегося тренда), представляющий собой динамический пошаговый процесс многократного использования (с помощью ПЭВМ) наиболее разработанного метода экстраполяции с учетом идей методов движущейся средней и экспоненциального сглаживания, применения численных экспериментов. Отличительная особенность методики заключается в процедуре сглаживания и выбора формы тренда.

Алгоритм сглаживания направлен на многократное преобразование исходного динамического ряда с помощью численных экспериментов и отыскачие оптнма1М!ой модели. Вкеюр оптимальней модели на каждом иаге сглажирачия осуществляется на основе критерия минимума площади доверительного интервала для условного математического ожидания исследуемого параметра.

Сверху и снизу доберите."!-м,"! инторвач ограничен функциями

?г. (О - У + г • ". = V - ■ Б ~ , (2.6)

,1 <*,1. \\1 " о «Л у?

где у - расчетные значения параметра на 3-м шаге; - оценка дисперсии условного среднего.

Уi

Оценку дисперсии условного среднего определяем из соотноше-

ния

где t - исследуемая точка динамического ряда;

Г - среднее арифметическое значение.

ч

Площадь доверительн'бго интерзала для условного математического ожидания исследуемого параметра определяем из условия

t ^ t а ■F = J <pB(t)dt - J i>,,(t)dt - min.

• 1 1

Преобразование исходного динамического ряда заключается в том, что на каждом шаге (начиная со второго) первичный уровень динамического ряда отбрасывается-. Но к концу ряда добавляется новый член, полученный расчетным путем (методом экстраполяции)' на предыдущем шаге для периода упреждения. Число членов ряда остается неизменным. Зткм самым обеспечивается автоматизация расчетов на каждом шаге, преобразование и смещение на один член ис-_ ходного динамического ряда и движение тренда..

В качестве расчетных моделей могут быть использованы уравнения (2.5) при замене параметра х на t.

Оценки коэффициентов регрессии определяются из систем нормаль к jx уравнений, формируемых по методу наименьших квадратов. Прогнозная модель име*? вид

- аз -

1 X ~ X -- ^ если I < И;

у(1) = — Е Уз а); Ь - (1. п + т),

X а=1 X = Ь, есчи (; > Ь,

где- ' х ■■ число перекрывающих Ь-й год трендов;

Уз - расчетное значение параметра в 1-й год для ¿-го шага, вычисленное по оптимальной модели; Ь = п - 2 - число расчетных шагов (численных экспериментов); П - число уровней исходного динамического ряда; т - длительность периода упреждения.

Оценка точности прогноза и адекватности модели исходному ряду производится по среднему квадратичному отклонению на ретроспективном участке. На рис. -3 представлено прогнозирование производительности труда в депо по методу движущегося тренда.

Здесь график 1 означает экспериментальное изменение показателя; 2, 3 и 4 - тренды, полученные на 1-м, 2 и 3-м сагах, 5 -окончательный прогноз показателя по предлагаемому методу; 6 -значения показателя, полученные численным экспериментом.

Расчетами установлено, что среднее квадратичное отклонение для рассмотренного алгоритма в среднем на 10+30% меньше соответствующего значения, получаемого при прогнозировании по методу экстраполяции и методу экспоненциального' сглаживания. По методу движущегося тренда осуществлялось прогнозирование производственной мощности вагоноремонтной базы, уровня механизации и автоматизации труда для сети дорог.

2.6. Основные технические решения по поеншента технического уровня вагонных депо

Рост технического уровня вагонных депо является одним из важнейших Факторов повышения производительности труда, качества ремонта вагонов, увеличения производственной мощности вагонных

депо.

Исследованиями установлено, что наиболее существенное влияние на рост ТУ депо оказываем уровень механизации к автоматизации труда (производства) и уровень технологии (уровень прогрес-

Прогнозирование по методу движущегося тренда .0_гл р.Ь/чеп

80

75

70

65

Л |Г" ' 6

^ \ у, Г У/ у *

Чу <2 ч 5 ✓ /

7 £ лет

Рис. 3

сивкости машин).

Увеличению уровня механизации и автоматизации производства (труда) способствует существенная еамена механизированных и ручных средств труда современными автоматическими машинами (автоматы, автооператоры, промышленные роботы и др.) применение автоматизированных систем управления и рабочих мест специалистов и руководителей вагонного хозяйства.

В исследованиях, проведенных с участием автора, разработаны технические, организационные и методические решения по повышению уровней механизации и автоматизации труда и производства для конкретных условий, * отдельных депо, Еагонного хозяйства дорог и сети дорог по: .

- автоматизации транспортных процессов, псточно-конвейерных линий ремонта вагонов и тележек;

- механизации и автоматизации процессов ремонта крытых вагонов и тележек в вагонных депо Красный Узел, Арзамас. Ку-рор'т-Боровое, Кушмурун;

- рациональному выбору комплектов механизированных машин и процессов для ремонта восьмиосных цистерн и четырехосных тележек в депо;

- разработке захватной головки к типовому манипулятору типа ШБМ-150 для смены двухрядных пружин тележек грузовых вагонов;

- рациональным уровням механизации . и автоматизации труда для всех депо Юго-Восточной железной дороги;

- принципам разработки и функционирования информационной системы за техническим и коммерческим состоянием вагонов на сети, дорог;

- автоматизированным диалоговым программным комплексам "Паспорт", "Технический уровень", разработанным для ЦВ МПС.

Получена вглнзя для оценки практических управ.-.ен чес таг ;:*:--

шений зависимость по определению необходимого среднего уровня механизации и агтоматизсции труда в производственных участках депс железной дороги или полигона дорог, обеспечивающего сохранение неизменным при росте выпуска продукции имеющегося контингента производственных рабочих

Кма " Кма + Со ( 1 - ). .(2.7)

где Кма " уровень механизации и автоматизации труда, который должен Сыть достигнут в 1-м году при необходимой величине производственной мощности М(;;,

Т

Кма * достигнутый уровень механизации и автоматизации труда в базовом году при расчетной производственной мощности - М;

Оо - отношение трудоемкости всех работ к темпу ее снижения (Во * 67%); ^ * М<уМ - коэффициент прироста производственной мощности.

Улучшения уровня технологии и повышения устойчивости работы технологических линий депо рекомендуем добиваться за счет применения:

- автоматических машин и роботизированных технологических комплексов;

- поточных механизированных линий с переменной структурой для ремонта узлов вагонов;

- гибких технологических линий (линий с несколькими циклами работы при ремонте вагонов;

- автоматизированных рабочих мест руководителей и совершенствования организации труда и управления трудовыми коллективами.

Поточные линии с переменной структурой позволяют (особенно

е условиях рынка) оперативно увеличивать (уменьшать) количество позиций в зависимости от колебаний спроса на продукцию.

Теоретические обоснованья параметров поточно-механизированной линии с переменной структурой в виде напольного коьвейера из технологических жестко связанных тележек осуществлены применительно к ремонту рам тележек грузовых вагонов в депо Горьковской дороги.

Разработка гибких технологий ремонта вагонов - новое направление совершенствования имеющейся вагоноремонтной базы. Исследованиями установлено, что 70% действующих депо имеют две нитки (пути) на вагоносборочнэм участке при средней его длине 76,5 м и относятся к депо тупикового типа (при этом 55% обследованных депо имеют длину вагоносборочных участков в интервале 60+66 м).

Применительно к таким депо разработаны и научно обоснованы принципиально новые технологические схемы гибких поточных линий (с переменной структурой или переменными циклами).

* На рис. 4 приведены схемы двухцикловых гибких поточных линий, разработанные применительно к вагоносборочным участкам депо, имеющим две (1-й'и 11-й циклы) или три (1-й и II 1-й циклы) нитки, оснащенные подъемно-транспортным агрегатом (ПТА) 7. С участием автора и железных дорог разработана конструкция ПТА (Авт. св. N 1801940), обеспечивающая гибкое маневрирование.

Двухцикловые поточные линии П-образной формы ориентированы на вагоносборочные участки с дзумя нитками. Такие поточные линии требуют подачи вагонов с чередованием трудоемкости (типа вагона). Сочетание поточных линий П- и Г-образных форм ориентировано-на вагоносборочные участки с тремя нитками. Этот вариант гибкого потока не требует предварительного отбора вагонов. Двухцикловые или многоцикловые поточные линии гибко реагируют на изменение внешнего возмущения (трулсемкс,О'г10, ср^ратиьно п^рес^ч^^л

структуру (изменяя цикл работы). На этих линиях 1-й цикл проходят вагоны с нормальным износом, а 11-й или Ш-й - с поврежденным куэовом.

Схемы гибких поточных линий

7 _ п

6' 5' 11Р

и

6 V

I) и)

У

1 г

Рис. 4

Гибкие поточные линии позволяют обеспечить устойчивую работу депо при колебании трудоемкости ремонта вагонов и не требуют специализации депо на определенном типе вагона. Степень гибкости поточных линий определяем из соотношения

1

Кг * 1--.

Шц

где Шц - количество циклов ремонта вагонов.

Уровень управления трудовым коллективом прежде всего отражается на качестве работ и их трудоемкости, а, следовательно, и производительности• труда, являющегося главнейшим показателем технического уровня депо. С целью исследования этого явления разработан следующий прием. ' Оценку уровня управления трудовым коллективом производим по индексу управления

ИУ = 0,4 • ИК + 0,6 • ИР (2.0)

где ИК - индекс трудового коллектива, определяющий

степень его сплоченности и характер мотивации труда;

3

ИР = 100 £ п • - индекс руководителя трудового коллектива, определяющий степень его организованности, деловитости и уровень культуры общения с подчиненными;

Г» - коэффициент весомости для 1-го свойства руководителя;

VI - частота появления качеств 1-го свойства.

Тогда степень влияния индекса управления на трудоемкость и качество работ можем определить по следующему соотношению

Tj л

( т Л I ed - 1)

Ki

О < ИУ;- < 1; 0 < ИК = - -* 1; 0 < ИР

Разработанные (на базе ПЭВМ, совместимых с IBM PC) автоматизированные диалоговые программные комплексы "Паспорт", "Уровень", "Технический уровень" для ЦВ МПС позволяют значительно повысить технический уровень при выработке управленческих решений, связанных с экспертизой существующей вагоноремонтной базы и разработкой предложений по ее развитию. Перечисленные комплексы представляют собой системы управления базами данных, наделенные способностями не только осуществлять накопление, хранение, обработку и анализ информации, но и осуществлять экспертизу депо и выполнять расчеты на основе, разработанных автором методик и алгоритмов.

Предложения по созданию информационной системы железнодорожного транспорта, разработанные с участием автора, направлены на повышение эффективности работы всей отрасли и построены на новых принципах й средствах считывания и передачи информации.

3. ВЛИЯНИЕ. ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕННУЮ МОЩНОСТЬ ДЕПО, МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ЕЕ РАСЧЕТА

3.1. Методы и алгоритмы расчета производственной мощности вагонного депо

«

Производственная мощность - важнейшая характеристика ьагои-ного депо, определяющая максимальную возможность депо производить качественный и своевременный ремонт вагонов заданного объема. Суммарная производственная мощность вагонных депо железной дороги, полигона или сети дорог определяет способность вагонного хозяйства обеспечивать потребность парка вагонов в деповском и капитальном ремонтах.

Несоответствие существующих производственных мощностей потребности вагонов в ремонте приводит к дефициту вагоноремонтной базы. Именно поэтому поиск рациональных путёй повышения производственной мощности является важной задачей вагонного хозяйства.

Исследованиями установлено, что производственная мощность депо зависит главным образом от таких показателей технического уровня как уровень механизации и автоматизации труда, интенсивность работы машин (коэффициент сменности машин и режим их работы) , уровня технологии (уровня применяемых машин и методов организации производства).

Влияние показателя уровня механизации и автоматизации труда

на производственную мощность депо оцениваем по формуле

Т

М1 = М-, ■ (3.1)

Т - «т ^ Кмд! - КМА ]

где М - расчетная производственная мощность депо при достигнутом уровне механизации и автоматизации; «X " коэффициент, определяющий темп снижения общей трудоемкости ремонта вагона при росте уровня механизации и автоматизации, чел-чД. Исследованиями, проведенными с участием автора, установлено, что среднегодовой прирост уровня механизации и автоматизации труда в депо не превышает 4+6%, а повышение уровня механизации и автоматизации труда на IX приводит к росту производственной мощности примерно на ?Х. При этом затраты на приобретение оборудования возрастают пропорционально росту уровня механизации и автоматизации труда.

Производственную мощность депо в физических вагонах рассчитываем в общем случае по формуле

п ф)

М » Гл Е -, (3.2)

1=1 11

где Рд - номинальный годовой фонд рабочего времени ремонтной позиции с учетом сменности работы, ч; п - общее число путей (ниток) на вагоносборочном участке;

- фронт работы на Ьм пути вагоносборочного участка; ^ - расчетное время цикла ремонта вагона на 1-м пути, зависящее от применяемой технологии. Расчетное время цикла ремонта вагона для различных технологий определяем по формулам:

стационарно-узловой метод ^ =■ Ф • ТСР/ К, типовая поточная линия Ч - г( • вп гибкая двухцикловак поточная линия = Г! [ 0(1.81 + ( 1 - «1 ) • 8 ],

п

где Ф 2 4>1 - общий фронт работы вагоносборочного участка;

1

Тер " средняя трудоемкость ремонта вагона;

И - численность рабочих ь смену ; П = Тср/К + tyí - такт 1-й поточной линии;

8* - количество позиций на 1-й линии;

«1 - доля вагонов с нормальным износом;

01 - минимально допустимое (по технологии) количество позиций поточной линии на первом цикле;

8 - общее количество позиций на поточной линии;

1к - длительность перемещения конвейера.

По формуле (3.2), варьируя величиной Рд, можно оценить влияние режима работы депо на производственную мощность. Переход депо на более интенсивные режимы работы позволяет сравнительно быстро добиваться заметного прироста производственной мощности в 1,5+2 раза, ко при этом требуется увеличивать во столько же раз численность рабочих, а. следовательно, и фонд заработной платы.

Применение типового поточного метода ремонта вагонов в зависимости от режима работы депо, типа и размеров вагоносборочного участка и устойчивости работы потока дает возможность повысить производственную мощность депо от 3 до 50£ по сравнению со стационарно-уяловым методом. Гиоки'- поточные линии позволяют по-

высить производственную мощность на 30+40% по сравнению с типовыми поточными линиями. На рис. 5 показаны качественные характеристики влияния параметров производственного процесса на производственную мощность.

Характеристики производственных процессов

Рис. 5

На рис. 5 введены следующие обозначения: 2;6 - удельные затраты на ремонт вагона при стационарном и типовом поточном методах; 1;3 - изменение такта типовой и гибкой поточных линий; 4;8 - длительности цикла ремонта вагона на типовой поточной ли-.

нии и при стационарном методе; 5;7 - количество ремонтных позиций на типовой поточной линии и при стационарном методе ремонта вагона. Алгоритмы расчета производственных мощностей, принципы их

сопряжений для различных производственных участков, разработанные автором, подробно изложена в публикациях и реализованы в автоматизированном программном комплексе "Модность", внедренном в ЦВ МПС.

Представление о производственной мощности депо дает лишь знание его' максимальной возможности. В практической деятельности руководителям депо приходиться оперировать с понятием выпуска продукции. Выпуск продукции не может превышать расчетную производственную мощность. Он всегда ниже, так как в процессе производства возникают по объективным и субъективным причинам потери времени. Величина потерь сависит от многих причин, но главное от длительности устранения отказов конвейера и машин, затрат времени на перемещение конвейера и переходы рабочих.

В общем случае применительно к одной поточной линии, представленной как последовательное соединение комплектов машин, выпуск продукции (нагонов) определяем по формуле

8

Р0 • 0 - Р0 £ XI N0---- • е 1 (3.3)

где Го » Рд - ^ - фактическое время работы поточной линии;

В

^ ---+ асм • О

А ( Кв - 1) ( и + 2) 0=1 «о - Со ( >1 - 1 )

- суммарные

потери времени на перемещение конвейера и рабочих;

В - параметр, определяющий суммарное перемещение вагонов за год, м; А = Тсм/г ~ количество перемещений за смену;

и «о - номинальные скорости перемещения, соответст-

венно, конвейера и рабочих; &си и D - количество, соответственно, смен в сутках и рабочих дней в году;

LB - длина вагона по осям сцепления автосцепок, м; со ( J - 1 ) - темп снижения скорости рабочих с каждым их перемещением в течение смены;

-XiFo

P(t) = е - вероятность безотказной работы машин на ремонтной позиции;

Aj - приведенная интенсивность отказа машин, размещенных на 1-й позиции, 1/ч.

При получении формулы (3.3) учитывались результаты многочисленных исследований надежности машин, применяемых п производственных системах, авторы которых рекомендуют использовать для таких случаев показательный закон надежности.

Комплекс работ по исследован™ производственных мощностей ваг.онных депо, выполненных с участием автора, позволил решить задачу создания единой теории их расчета, оценить резервные мощ-•ности всех депо сети дорог и наметить конкретные пути развития вагоноремонтной базы.

3.2. Принципы проведения экспертизы технической оснащенности депо для производства качественного капитального ремонта вагонов

Качество ремонта вагонов и уровень восстановления их работоспособности определяется в основном уровнем применяемой технологии, организации производства, управления тр/довым коллективом и средств производства. Дефицит вагоноремонтной базы по кали-Фадьному ремонту вагонов требует нахождения рееений по распределению этого сбъема ремонта среди депо дорог Принииги такого

распределения требуют самостоятельных исследований и в данной работе не рассматриваются.

В работе исследуются вопросы предварительного отбора депо для капитального ремонта по уровню их технической оснащенности. С этой целью разработана следующая система критериев:

- производительность труда;

- уровень механизации и автоматизации производства;

- коэффициент сменности машин;

- срок службы здания вагонного депо;

- наличие опыта капитального ремонта вагонов в данном депо.

Отбор депо с учетом совокупности этих пяти показателей осуществляется по комплексному показателю - индексу депо

5

ИД - Е «j g! > 0,9. (3.4)

Проведенная автором оценка технической оснащенности депо дорог России; ремонтирующих грузовые вагоны показала, что лишь 34% депо отвечают требованию условия (3.4). При этом 40% из них размещены. на дорогах, не обеспечивающих необходимую потребность вагонов в деповском ремонте, где размещать заказы по капитальному ремонту вагонов не рекомендуется.

Также установлено, что 28% депо имеют индекс, превышающий 1, 19% депо имеют индекс, попадающий в диапазон о.т 0,9 до 1, индекс 46% депо располагается в интервале 0,7+ 0,9, и 7% депо имеют индекс ниже 0,7. Среднее значение индекса - 0,9.

Исследованиями также установлено, что при распределении заказов на ремонт вагонов с поврежденным кузовом или капитальным объемом ремонта целесообразно.ориентироваться из депо,, имеющие хорошо оснащенные вагоносборочные участки, а при увеличении программы ремонта вагонов с нормальным объемом следует ориентироваться на депо с разлитыми тележечнымн. колесно-роликовыми

участками и КПА.

3.3. Методы расчета производственной мощности депо (выпуска продукции) при деповском и капитальном ремонте вагонов и выбора их рациональной структуры в условчях рынка

Расчет производственной мощности (выпуска продукции) депо, ремонтирующего различные типы грузовых вагонов с разным объемом и видом ремонта, представляет собой сложную задачу. Эта сложность заключается прежде всего в определении рационального соотношения между выпусками вагонов с нормальным износом («1), поврежденным кузовом (с<2) и объемом капитального ремонта З1 = 1 - «1 - Со.

Для решения этой задачи автором разработана методика и алгоритм расчета, реализованный- в автоматизированном диалоговом программном комплексе "Мощность-КР".

В рамках действия рыночных отношений и сочетания вагонов с различным объемом ремонта, расчет рационального объема выпуска рекомендуем определять, исходя из следующих условий:

Ив е

Ф • Рл ■ Рп

«1 Та + аг Тг + 01 Т3

■*• М; Ик > 1 " тах

(3.5)

где Тг, Тг, Тз - приведенные трудоемкости ремонта вагонов различных типов с нормальным износом (Тг), поврежденным кузовом (Тг) и объемом капитального ремонта (Тз), чел-ч;

Рп и Ик - соответственно, плотность' работ на позиции и индекс конкурентноспособности.

Индекс конкурентноспособности определяем из соо-нс^ен'/л

70 ,0 и = -( (3.6)

М / Нож

где Бох и 0 - одшдаемый (условно нормативный) и расчетный доход вагонною депо;

Мох " ожидаемый (условно нормативный) выпуск вагонов из ремонта.

По условиям.(3.5) можно определять производственную мощность депо (выпуск вагонов из ремонта) при' организации в депо ремонта вагонов■с деповским и капитальным объемами, варьируя долей их производства.

в

Поскольку ири таком подходе неизбежно появление множества вариантов, то для их сравнения и выбора рационального решения разработан и применен специальный критерий - индекс конкурентноспособности, который в условиях рыночных отношений учитывает стремление руководителей депо к получению максимальной . прибыли, ,ю с другой стороны учитывает интересы всей дороги (сети дорог) по обеспечению ремонтом вагонов.

Рационапьным соотношением параметров «с. 01 (в рамках действующих на данный момент цен) будет считаться такое, при котором имеет место максимальное значение индекса конкурентноспособности.

Изменением цен на ремонт вагонов, в зависимости от сложившейся обстановки по обеспечению ремонтом вагонов с заданным объемом ремонта, заказчик может добиваться материальной заинтересованности линейных предприятий ремонтировать в первую очередь те вагоны, которые нужны заказчику.

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ВАГОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КАК СПОСОБ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ВАГОННОГО ХОЗЯЙСТВА

4.1. Методика оценки влияния параметров вагонов и производственных процессов на производственную мощность депо и дефицит вагоноремонтной базы

К показателям технического уровня и .качества грузовых вагонов относят грузоподъемность, массу тары, расчетную нагрузку от оси на рельс, конструкционную скорость, параметр потока отказов (частота повреждения), трудоемкость изготовления, показатели патентной защиты и чистоты, технологичность и др. Из всех перечисленных показателей, которые могут влиять на потребность вагонов в ремонте, производственную мощность депо и дефицит вагоноремонтной базы, следует выделить грузоподъемность вагона, частоту повреждения (уровень надежности), уровень конструктивного совершенства (патентная чистота и защита) и технологичность. Грузоподъемность вагона непосредственно сказывается на величине статической нагрузки, а уровень совершенства конструкции и надежность вагона - на трудоемкости его ремонта.

Поэтому применение в вагонных конструкциях узлов и деталей вагонов, имеющих более высокий уровень надежности (большую прочность и жесткость) и отличающихся патентной новизной и эффективностью решений, позволяет снизить трудоемкость их ремонта, которая прежде всего определяет величину важнейшего показателя технического уровня депо - производительность труда.

Конструктивное совершенство узлов и деталей вагонов (технологичность) отражается на уровне механизации и автоматизации труда и производства, уровне технологии, доли ручного труда и др.

- ьо -

Методами корреляционного анализа установлена связь мекду статической и динамической нагрузками вагона. Последняя непосредственно оказывает влияние на величину рабочего парка вагонов, а, следовательно, - потребность вагонов в ремонте.

Например, применительно к восьмиосной цистерне свявь между статической и динамической нагрузками имеет вид

Рд1 - 129,8 + 0,98 (PbîAbI - Рст). (4.1)

где Psl - грузоподъемность i-ой модели восьмиосной цистерны;

Лщ - коэффициент использования грузоподъемности для i-ой

модели восьмиосной цистерны; Рст - средняя статическая нагрузка восьмиосных цистерн. В общем виде погребность вагонов в деповском ремонте зависит от величины рабочего парка вагонов

Пв - Ф • Пр, (4.2)

где <!>.- коэффициент потребности вагонов в деповском ремонте; пр - рабочий парк вагонов.

Коэффициент потребности вагонов . в плановых видах ремонта зависит от множества факторов. Определение его величины представляет самостоятельную сложную задачу, варианты решения которой достаточно освещены в литературе.

Потребный рабочий парк вагонов для заданного грузооборота СР1 определим из соотношения

пр = 109 • ЕР1 / 365 • Рд • Зц, (4.3)

где Рд » «|,i • РД1 + ' Рд2 + Фз • Рдз + Ф4 • Рд4 - средняя динамическая нагрузка вагона; Ф1» Ф2> <]>з» +4 " соответственно, доля полувагонов, кры'тых вагонов, цистерн и платформ в парке вагонов;

Рда, Рд2, Рдз, Рд4 - динамические нагруэки перечисленных выше типов вагонов;

Зв = • Ба + Фг • Эг + Фз • Эз + '¡><5 • Ь'4 - среднесуточный пробег вагона;

31, 5г, Эз, - среднесуточный пробег пеоечисленных выше типов вагонов.

Зная потребность вагонов в плановых видах ремонта, можем определить потребное общее количество ремонтных позиций в вагонных депо

0 = П /П , -в / 8

(4.4)

где П = [ Кмд, Куг, С{ | - ожидаемый (вероятностный) съем ваго-0 /

нов с ремонтной позиции, выраженный через показатели технического уровня депо.

Тогда с учетом формулы (3.2) производственную мощность вагонных депо дорог России для обеспечения деповским ремонтом нуждающихся в этом вагонов выразим формулой

- 0

*ср

+ ^

ел.

(4.5)

где 6Л - количество позиций на типовой поточной линии или приведенное количество позиций на гибкой поточной линии.

Из (4.5) следует, что трудоемкость ремонта загона (Т) сказывается на производственной мощности вагоноремонтной базы. Она с одной стороны зависит от количества и длительности выполнения обязательных сборочно-раэборочных операций, а с другой стороны

от величины иэносов, количества и размера ?ре!1у.н, из^и^гз.

МОБ.

Длительность сборочно-раэборочных работ определяется главным образо:! уровнем допускаемых конструкцией вагона машин (ручные орудия, механизированный инструмент, механизированные или автоматические средства'*. Повреждения элементов вагона в основном зависят от их надежности. Надежность элементов определяется преимущественно прочностью и жесткостью конструкции. Поэтому можно сказать, что технический уровень вагона серьезно влияет на главный фактор (внешнее возмущение) устойчивой работы депо -трудоемкость ремонта.

Исследованиями установлено, что трудоемкость смены и ремонта многих элементов вагона уменьшается Пропорционально снижению частоты появления повреждений.

Известно, что проверку усталостной прочности узлов и деталей вагонов производят по формуле

6а. N / б3.э > Щ], (4.6)

где ба, N т предел выносливости для натурной детали при установившемся режиме нагружения и базовом числе циклов; ба. э " расчетная эквивалентная величина амплитуды эксплуатационных динамических напряжений в детали; [п] - допустимый коэффициент запаса. : Из (4.6) следует, что усталостная прочность деталей вагонов уменьшается пропорционально росту динамических напряжений ба. э. Переход от вертикальных и горизонтальных поперечных статических усилий к динамическим (при расчете вагонов) осуществляют также через коэффициенты пропорциональности - коэффициенты вертикальной и горизонтальной динамики.

Поэтому в пределах одних и тех же эксплуатационных нагрузок, материалов деталей и в рамкач решаемой задачи (получения

зависимости производственной мощности депо от трудоемкости ремонта вагона) предполагаем, что частота появления повреждений в элементах вагона изменяется пропорционально изменению уровня максимальных напряжений:

М(бМ1>

PHi - Pci -——. (4.7)

М(б1)>

где PHi ~ ожидаемая частота появления повреждений в i-м элементе вагона при повышении его прочности и жесткости; Pci - частота появления повреждений в i-м элементе вагона по данным эксплуатации; М(бм1) - математическое ожидание максимальных расчетных напряжений в i-м элементе вагона при повышении его прочности и жесткости;

M(6i) - математическое ожидание максимальных расчетных напряжений в i-м эксплуатируемом элементе вагона. Тогда, применяя формулу (4.7), можем приближенно определять ожидаемую трудоемкость ремонта вагона при повышении технического уровня его элементов '•

тэ М(бм1)

Т = L Tai • РС1--, (4.8)

1 M(6i)

где T3i - базовая трудоемкость ремонта i-го элемента; грэ - количество рассматриваемых элементов вагона. Учитывая формулы (4.2), (4.3), (4.4), (4.5), (4.7) к (4.8), получим обобщенную вероятностно-статистическую модель для оценки дефицита вагоноремонтной базы на t-й год в зависимости от конструктивных, эксплуатационных параметров вагонов, надежности их узлов и деталей и показателей технического уровня вагонных депо

109 • ф • ЕР1Ь

1

365 • Рд • 2,

д • г>в

ДМ е

ш1п, (4.9)

О < 6Л е £ 9гп. бтп ];

х-ц<х<х + ц, Ц. « I

^ та1 • РС1 ( М(6м1) /М(б1))

где г =

Н

•» ^ - такт поточной .линии;

х - переменные параметры 4-, ЕР1Рд-, Бц, П .

0

Полученная модель (4.9) может быть определена как глобальный критерий уровня развития вагонного хозяйства, так как она интегрирует показатели совершенства и надежности вагонов, их конструктивные и эксплуатационные параметры и показатели технического уровня вагонных депо.

Эта Модель открывает новые перспективные направления научных исследований по взаимосвязанному совершенствованию технического уровня конструкций вагонов и вагонных депо, проверке эффективности применения вагонов нового поколения и их узлов.

Проведенные предварительные исследования в рамках модели (4.9) показали, что наиболее существенное влияние на снижение дефицита вагоноремонтной базы оказывают съем вагонов с ремонтной позиции (следовательно технический уровень производства), трудоемкость ремонта, и др. Устранить дефицит вагоноремонтной базы можно при съеме вагонов П > 600, уровне механизации и автомати-

зации труда Кмд > 51%, среднем годовом фонде рабочего времени - 5556 ч.

е

Анализ модели (4.9) показывает, что снижения дефицита вагоноремонтной базы можно добиться снижением трудоемкости ремонта вагона как за счет повышения уровня его технологичности (с позиций возможности применения на ремонтных предприятиях автоматических машин), так и за счет снижения повреждения узлов и деталей вагонов в эксплуатации.

Оценить возможное снижение трудоемкости ремонта вагонов ва счет повышения уровня механизации и автоматизации труда можно по условию (3.1).

■Повреждения вагонов и их уолов в эксплуатации (параметр РС)) можно уменьшить путем понижения уровня действующих на них сил и возникающих от расчетных нагрузок напряжений и деформаций, повышения надежности наиболее повреждаемых деталей.

4.2. Технические и методические решения по снижению частоты повреждения элементов вагона

' Многими исследованиями доказано, что наиболее серьезные повреждения вагоны получают при маневровых соударениях и при, эксплуатации в тяжелых■(экстремальных) условиях.

Анализ отказов восьмиосных цистерн, проведенный ОМИИТом, показывает, что в сфере эксплуатации 45,5% всех отказов по автосцепке приходится на отказы по трещине корпуса автосцепки в месте перехода от головки к хвостовику, . 32,8% - по уширению зева, что можно объяснить действием больших по величине продольных сил при соударениях вагонов ие-за недостаточной энергоемкости аппаратов.

Аналогичные повреждения имеют и другие типы вагонов, а четырехосные рамные цистерны в результате действия этих сил получают дополнительные повреждения (трещины) в зоне лат.

С целью снижения уровня продольных сил и ускорений,

кающих при маневровых операциях, а, следовательно, и повреждений вагонов , с участием штора решена задача по создании и применению гидрогазовых поглоща-оших аппаратов автосцепки большой энергоемкости и высокой "чувствительности" (с малой начальной затяжкой). Конструкции таких аппаратов основаны на идее одновременного дросселирования жидкости в последовательно или параллельно размещенные камеры, что позволяет создать требуемые силовые характеристики. Реализация этой идеи и позволила создать целую серию компактных, простых по конструкции аппаратов высокой энергоемкости, признанных изобретениями (Авт.св. N 228065 , 233731, 214586, 301980, 525581). Наиболее эффективной,оказалась конструкция гидрогазового поглощающего аппарата типа ГА-500, защищенная патентами США, КАНАДЫ, ФРАНЦИИ, АНГЛИИ, ФРГ, ЯПОНИИ, ИНДИИ. Установочные партии этих аппаратов успешно прошли все виды испытаний и опытную эксплуатацию. Они позволяют при допустимом уровне продольных сил (2 мн) увеличить скорость маневровых операций в среднем примерно в 1,5 раза (или снизить примерно во столько же раз уровень продольных сил).

Следовательно, оборудование вагонов (в первую очередь вось-миосных цистерн, цистерн для перевовки опасных грузов и других вагонов специального назначения) гидрогазовкми поглощающими аппаратами типа ГА-500, которые на данный момент обладает наибольшей энергоемкостью и эффективностью, технологически и конструктивно отработаны, не требуют деповского ремонта, признаны мировым сообществом, может решить проблему снижения повреждения их конструкций при маневровых операциях и обеспечить сохранность грузов.

В расчетах по обоснованию лимитной цены гидрогазового поглощающего аппарата автосцепки типа ГА-5СЮ, утвержденных ЦВ МПС, отмечено, что оборудование этими аппаратами вагонов снижает тру-

доемкость ремонта кузовов и рам в среднем на 5,2% (1,3 чел-ч). Расчеты по модели (4.9) показывают, что дефицит вагоноремонтной базы может при этом снизиться на 1,5+2%.

Применительно к уровню инженерных исследований и разоаботок конструкций гидрогазовых поглощающих аппаратов автосцепки, выполняемых на стадии их проектирования, автором впервые в теории расчетов вагонов разработаны практические методики расчета их силовых и прочностных характеристик, которые и дали возможность создать серию таких аппаратов повышенной энергоемкости, эффективности и надежности.

Опыт эксплуатации восьмиосных цистерн модели 871-00.000-III и более ранних выпусков показал, что в шпангоутах котлов и зонах опор образовывались трещины, при этом частота отказов цистерн по котлу колебалась в пределах от 0,02 до 0,1. С целью повышения надежности котлов и опор восьмиосных цистерн били проведены теоретические исследования по оценке эффективности применения крестообразных опор и опор переменной жесткости. Для проведения этих исследований при участии автора была разработана на основе мо-ментной теории оболочек обобщенна! модель исследования взаимодействия котла восьмисотой цистерны, подкрепленного шестью шпангоутами, и крестообразных опор. В этой схеме вертикальные к продольные нагрузки передаются на котел через лапы и шкворневые балки.

В результате многочисленных расчетов были обоснованы параметры опор и котла восьмиосной цистерны (Авт. св. N 287090), которые были учтены при разработке модели 871.00.000-6. Серийное производство этой модели восьмиосных цистерн было освоено с 1974 года.

Длительная эксплуатация восьмиосных цистерн в ■экстремамних условиях Урача, Сибири и Дальнего Востока подтвердила ь^сски/!

уровень надежности опор, котла и шпангоутов. Отказы этих вагонов по трещинам в указанных узлах практически прекратились, что дало возможность снизить трудоемкость сварочных работ по одному котлу в среднем на 0,8 чел-ч.

Исследованиями также доказана возможность представления закона изменения опорного давления в виде симметричной параболы, что дало возможность значительно упростить и повысить качество расчетов котлов от действия этого вида нагрузок.

Показана эффективность применения опор переменной жесткости и с большим углом обхвата котла опорой для снижения уровня напряжений в этой опасной зоне.

Увеличение угла обхвата котла абсолютно жесткой опорой с 35° до или применение шкворневой балки переменной жесткости с углом охвата равным ЗЬ° снижает максимальные кольцевые напряжения в опорной зоне примерно в 1,5 раза. Наиболее же эффективным путем снижения повреждения котлов в опорной зоне является их подкрепление шпангоутами (предпочтительно переменного сечения).

С целью снижения максимальных напряжений в котлах восьмиос-ных цистерн при установленном оптимальном уклоне сливного желоба, были разработаны методы расчета и обоснованы рациональная схема расстановки шпангоутов на котле и параметры сливного желоба. Доказано, что подкрепление котла шпангоутами в опорных зонах и зонах сливных приборов снижает уровень максимальных напряжений примерно в два раза по сравнению с котлом, имеющим подкрепление только в средней части.

При этом уровень напряжений не превышает допускаемых. Также доказана невозможность реализации глубины желоба, равной 88 мм (необходимой для полного слива темных нефтепродуктов) при сохранении цилиндрической формы котла.

О участием автора были проведены теоретические исследования

и обоснованы новые наиболее рациональные конфигурации оболочек котлов цистерн с меридианом выпуклой параболы (сигарообразная форма) или конической обечайкой, которые характеризуются наличием ярко выраженного процесса затухания всех внутренних усилий ■ при удалении от опорной зоны (продольные усилия в среднем сечении котла в 2 раза ниже по сравнению с цилиндрической обечайкой).

Кроме того в опорной зоне таких котлов уровень максимальных внутренних усилий снижается на 10 ¡-15%, а продольных - 20%.

Исследованиями было установлено, что замена цилиндрического котла на котел сигарообразной или коническо-цилиндрической форм позволит радикально реигнть проблему обеспечения слива нефтепродуктов (за счет реализации оптимального уклона в 0,012+0,016 рад), исключить сливной желоб - как источник высоких местных напряжений.

Анализ технического состояния восьмиосной цистерны мод. 871.00.000-6 и 1500.00.000, поступающих в капитальный ремонт на Киэыл-Арватский вагоноремонтный завод, проведенный Сыровцом М.Г., показал, что наиболее слабыми и наиболее трудоемкими при их ремонте частями являются пятники и соединительные балки. Практически 100% пятников требуют смекы и не подлежат восстановлению.

Поэтому с участием автора были проведены исследования по обоснованию эффективности изменения схемы опирания котла на двухосные тележки и созданию пятников многослойных конструкций. В результате таких исследований созданы принципиально новые конструкции пятников и опор, которые защищены авторскими свидетельствами. Эти разработки могут быть применены при создании и организации производства цистерн на ПО "Уралвагонзавод".

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ, ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

В 11вЛЯХ УСПЕШНОГО ФуНКЦКСН/рС5 гиЧ'/Я ВР.ГОННСГО ХС?ЯЙГ7£ 2 5

условиях становления рыночных отношений и его дальнейшего развития, необходимо осуществление мер по взаимосвязанному совершенствованию технического уровня вагонных депо и вагонных конструкций на основе единых методологических подходов, применения принципиально новых технологий и конструктивных решений, улучшения организаций производства и труда, повышения эффективности работы вагонов и вагонных депо.

В результате исследований автором осуществлено'теоретическое обобщение с целью решения научной проблемы - повышения технического уровня и эффективности работы вагонных депо и вагонов, имеющей важное народнохозяйственное значение.

В диссертации (в форме научного доклада) по данной проблеме решены следующие основные задачи:

1. Обоснована с единых методологических позиций концепция совершенствования технического уровня вагонных депо и вагонных конструкций на основе разработки теории расчета и анализа технического уровня производства, моделирования производственных процессов ремонта вагонов, создания эффективной системы интегральных критериев для выбора управленческих решений в области развития вагоноремонтной базы и повышения технического уровня вагонов.

2. Разработанные математические модели, интегральные критерии, автоматизированные экспертные системы, гибкие .технологии и рекомендуемые уровни механизации и автоматизации труда и производства позволяют вплотную подойти к рассмотрению вагонного депо как самонастраивающейся системы управления и применить для ее исследования математический аппарат теории автоматических систем, .что даст возможность перейти на качественно новый уровень исследования производственных процессов ремонта вагонов. ■

3. Доказано, что конструктивные, эксплуатационные параметры вагоном, их надежность и параметры производственных процессов ре-

монта вагонов и перевозки грузов оказывают существенное влияние на производственную мощность вагоноремонтной базы и ее технический уровень.

Впервые разработанная автором общая (интегральная) вероятностно-статистическая модель оценки дефицита вагоноремонтной базы позволяет исследовать влияние на его величину параметров вагонов, структуры парка вагонов и показателей производственных процессов.

Поэтому целесообразно отработать и 'ввести в нормы проектирования вагонов и стандарты оценки их технического уровня показатели, отражающие эффективность применения вагонов с позиций их технического обслуживания и ремонта.

4. Доказана эффективность применения интегральных (комплексных) показателей технического уровня и технической оснащенности вагонных депо для экспертизы вагоноремонтной базы и определения перспектив ее развития. О этой целью целесообразно введение этих показателей в кормы проектирования депо и нормативные документы по оценке качества проектов ма строительство, расширение и техническое перевооружение предприятий вагонного хозяйства.

Установлено влияние единичных показателей технического уровня на производственную мощность вагонных депо и расход электроэнергии для технологических целей. Доказано, что повышение технического уровня депо в установленных пределах дает возможность решить проблему устойчивой рабогы технологических поточных линий, повышения в необходимых размерах производственных мощностей, экономии трудовых ч энергетических ресурсов.

5. Предложенные номенклатуры показателей.технического уровня вагонных депо по ремонту грузовых, пассажирских вагонов и контейнеров, их научно обоснованные прогрессивные значения в но.тн:/ мере отражг^,г1т теу.ни'Ч'СК'.'й урси''Нь ^¿чгомнмч 11^о и т."Т!! и./

развития.

6. Разработанные и внедренные с участием автора автоматизированные экспертные системы и программные комплексы "Паспорт", "Мощность", "Технический уровень", "Мощность-КР" и другие повысили уровень автоматизации труда специалистов вагонного хозяйства, оперативность и качество принимаемых управленческих решений,

Разработка и внедрение с участием автора на всех предприятиях вагонного хозяйства машинно-ориентированных паспортов вагонного депо, создание программного комплекса "Паспорт" позволили сформировать базу данных (включает около 40 тысяч показателей) о вагонных депо дорог России. '

7. Разработанная обобщенная методика выбора оптимальных уравнений связи между показателями технического уровня депо с использованием метода статистических испытаний, позволяет расширять имеющуюся информацию с помощью численных экспериментов и повышать точность, получаемых математических моделей.

8. Разработанная общая методика прогнозирования показателей технического уровня, отличающаяся сглаживанием по методу движущегося тренда и выбором оптимальной модели на каждом шаге по минимуму площади доверительного интервала, позволяет повысить достоверность прогноза изменения показателей технического уровня и оценки перспектив их повышения.

9. Применение разработанных автором критериев - индекса депо и индекса конкурентноспособности позволяет достоверно оценить техническую оснащенность депо для проведения качественного капитального ремонта вагонов и рациональную структуру ремонтируемых вагонов в условиях действия рыночных отношений.

Проведенная автором экспертиза технической оснащенности вагонных депо дорог России позволит принять обоснованные ' решения по размещению заказов на кшиталышй ремонт'вагонов .и'целенапра-

вленному повышению технического уровня в других депо. 10. Проведенные автором исследования по оценке, анализу и прогнозированию показателей технического уровня вагонных депо позволили разработать принципиально новые технические решения, защищенные авторскими свидетельствами, по повышению технического уровня и эффективности работы депо на основе применения гибких технологических линий ремонта вагонов и поточных линий с переменной структурой для ремонта их узлов, реализованные при ре-констру1сции депо на Целинной и Горьковской железных дорогах, в проекте подъемно-транспортного агрегата и в макетах захватных головок манипулятора.

Доказано, что применение гибких поточных линий дает возможность повысить производственную мощность действующих депо на 30+ +40% по сравнению с типовым потоком. Гибкие линии ремонта вагонов являются радикальным средством обеспечения устойчивости работы депо.

Установлено влияние качества управления трудовым коллективом депо на показатели его технического уровня, и доказана необходимость учета этого- фактора при подборе руководящих кадров и формировании трудовых коллективов.

11. Разработанная модель исследования усилий и напряжений в зонах взаимодействия котлов восьмиосных цистерн, имеющих начальные неровности, с опорами, позволила обосновать параметры котла и опор применительно к восьмиосной цистерне модели 871.00.000-6, серийное производство которой налажено с 1974 года, доказать эффективность применения опор переменной жесткости и шпангоутов для повышения жесткости котла и тем самым резкого снижения уровня напряжений от определяющих нагрузок, их повреждений в эксплуатации .

Длительная эксплуатация этих внгонсз в якст; ¡■нч* ус-*.':--

виях Урала, Сибири и Дальнего Востока подтвердила высокий уровень надежности котла и опор. Разработанные с участием автора многочисленные принципиально новые конструкции узлов и элементов вагонов, защищенные авторскими свидетельствами, позволят повысить технический уровень вагонов, снизить их повреждения в эксплуатации, а, следовательно, и дефицит ВРБ.

■ ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ, В КОТОРЫХ ОТРАЖЕНЫ НАИБОЛЕЕ СУЩЕСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Болотин М.М., Осиновский Л.Л. Автоматизация производственных процессов при изготовлении и ремонте вагонов: учебник для вузов ж.д. трасп. - М.: Транспорт, 1989 (авторский объем 6 п.л.).

2. Болотин М.М. Автоматизация производственных процессов при ремонте вагонов: Утверждено Главным управлением кадров и учебных заведений МПС в качестве учебного пособия. - М.: изд. МИИТа, 1988. (объем 7,75 п.л.).

3. Железнодорожная цистерна, авт. св. СССР N287090. Бюл. 35,1970 (в соавторстве).

4. Гидропневматический поглощающий аппарат автосцепки желе&нодо-рожного подвижного состава. Авт. св. СССР N233731 (в соавторстве).

Патенты: США (N3656632, 1972 г.); Канады (N933118,1973 г.);

Англии (N1306292, 1973 г.); Фракции (N2048364,1971 г.); ФРГ (N2015016, 1971 г.); Японии (N20567, 1973 г.); Индии ( N125793,1971 г.).

5. Гидрогазовый поглощающий аппарат автосцепки повышенной энергоемкости// Сб. научн. тр./МДОТ. -1975. -Вып. 451, 0,2 п.л. в сооавторстве с Каракашьяном 3.0., Першиным В.Я., Драгоненко A.A.

6. Котуранов В.Н., Болотин М.М., Медведев В.П. Исследование упругого взаимодействия шкворневых балок опор и оболочек котлов безрамных цистерн// Сб. начн. тр./МИИТ.-1971.-Вып. 368, 0,7 п.л.

7. Болотин М.М., Котуранов В.Н., Котюк А.П., Бубнов В.М. Практический метод выбора конструктивных параметров шкворневых балок безрамных цистерн. Транспортное машиностроение. 5-71-11, НИИИНТОРМТЯЯМАШ, М., 1972.

8. Котуранов В.Н., Медведе? В.II., Болотин М.М. Решение осес;е?>е-

тричнсй задачи для сложных ооолочек вращения, применяемых в цис-терностроении//Сб. начн. тр./МИИТ. -1974.-Вып.453, 0,55 п.л. 9. Кстуранов Б.Ч., Болотин М.М., Медведев В.П., Бубнов Б.М. Оценка взаимодействия котлов цистерн с крестообразными опорами,'/ Сб. научн. тр./МИИТ.-1974.-Вып.453, 0,5 п.Л.

10. Болотин М.М., Медведев В.П. Влияние подкрепляющих элементов на напряженное состояние котла в зоне сливного желоОа//Сб. научн. тр. /М)ВД.-1974. -Вып. 453, 0,4 п. л.

11. Гидрогазовый поглощающий аппарат автосцепки. Авт. св. СССР N525581. Бюл. 31,1976 (в соавторстве).

12. Скиба И.Ф., Болотин М.М., Прохоренко И.М. Обоснование выбора мсшин, механизмов и устройств на стадии проектирования комплекс-номеханизированных линий для ремонта восьмиосных Батонов в сборочном цехе депо//Сб.чаучн. тр./МИИТ.-1976.-Вып.530, 0,5 п.л.

13. Скиба И.Ф., Прохоренко И.М., Болотин М.М. К вопросу организации поточного метода ремонта восьмиосных полувагонов в ваго-носборочных цехах депо// Сб. научн. тр./МИИТ.-1976.- Вып. 530, 0,4 п.л.

14. Болотин М.М. Алгоритм выбора оптимальных параметров организации, механизации и автоматизации деповского ремонта 8-осных вагонов//Межвуэ. сб. научн. тр./МИИТ.-1978.-Вып.610, 0,5 п.л. ?5. Скиба И.Ф., Мотовилов К.В., Болотин М.М., Жданов В.К. Восьмисотым вагонам - современную ремонтную базу// Железнодорожный транспорт.-1979.-N4, 0,4 п.л.

16. Болотин М.М., Второва Т.В. Влияние производственной мощности вагоннсго депо на выбор параметров КПА// Сб. научн. тр./МИИТ. -1980.-Вып. 677. 0,5 п.л.

17. Богомолов В.Н., Болотин М.М., Второва Т.Р. Оценка р^ектив-ности механизации ремонта ва1'оно11//Желеянодоро.*.ний транспорт. -1981.-N'.,-1. О,У п.л.

18. Болотин М.М., Леонардо де Ла Роса. Оценка целесообразного срока службы грузового вагона// Межвуз. сб. чаучн. тр./МИИТ.

- 1981. -Вып.679, 0,25 п.л.

19. Болотин М.М., ВтороваТ.В., Гоголев A.B. Прогнозирование и оптимизация мощности депо по ремонту грузовых вагонов//Межвуз. сб. научн. тр./МИИТ.-1981,- Вып. 679 , 0,36 п.л.

20. Болотин М.М., Второва Т.В., Васильев В.Е., Воротников В.Г. Выбор рациональных режимов работы вагонного депо//Межвуз. сб. научн. тр./МИИТ.-1984.-Вып. 746, 0,3 п.Л.

21. Болотин М.М., Борисов U.M. Прогнозирование параметров производственных систем//Межвуз. сб. научн. тр./МИИТ.-1984.-Вып. 746, 0,2 п.л.

22. Болотин М.М.. Жданов ü.H. Комплексная оценка энерговооруженности труда в вагонном депо/ Межвуз. сб. научн. тр. /ШИТ. -1985.-Вып. 763, 0,3 п.л.

23. Стариченков В.Н., Болотин М.М., Борисов Н.М., Воротников В.Г.* По пути реконструкции//Желеэнодорожный транспорт.-1986.-КЗ, 0,2 п.л.

24. Болотин М.М., Богомолов В.Н. Рекомендации для выбора рациональных путей развития базы деповского ремонта вагонов. Утв. ЦВ МПС 05.1984. Ротапринт ЦКБ ЦВ МПС, -М.: 1986, 2 п.л.

25. Болотин М.М., Воротников В.Г. Алгоритм выбора оптимальных уравнений связи между параметрами производственного процесса вагонного депо/Моск. ин-т инж. ж.-д. трансп. -М.: 1986.- 0,5 п.л.

- Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 30.01.86, N3460-Kfl.

26. Захватное устройство манипулятора. Авт.св. СССР N3671520. Бюл. N9, 1986 (в соавторстве).

27. Штампосварная соединительная балка четырехосной тележки железнодорожного подвижного состава. Авт. св. СССР Nl373öCv.

6, 1988 (в соавторстве).

28. Пятниковый узел вагона. Авт. св. СССР N1425118. Бюл.35, 1938 (в соавторстве).

29. Пятниковый узел рельсового транспортного средства. Авт.св. СССР N1449422. Бюл. 1, 1989 (в соавторстве).

30. Опоры кузова транспортного средства на тележку. Авт. св. СССР N1472324. Бюл. N14 , 1989 (в соавторстве).

31. Болотич М.М., Воротников В.Г., Евстратов В.Д. Анализ технического уровня вагонных депо на железной дороге// Межвуз. сО. научн. тр./МИИТ.-1989.-Вып. 818. 0,25 п.л.

32. Опорное устройство кузова вагона на две двухосные тележки. Авт.св. СССР N1555161. Бюл. 13. 1990 (в соавторстве).

33. Пятниковый узел рельсового транспортного средства. Авт. св. ССОР N1595724. Бюл 36, 1990 (в соавторстве).

34. Устич П.Л., Болотин М.М., Моксяков Л.П. Автоматизировать контроль за состоянием вагонов//Железнодорожный транспорт. -1990.- N9, 0,1 п.л.

35. Болотин М.М., Разинкин Н.Е., Погребинский М.Г. Повышать эффективность ремонта тормозов//Железнодорожный транспорт. 1990.-N3, 0,3 п.л.

36. Котуранов В.Н., Устич П.А., Болотин М.М., Моксяков А.П. Проблемы и перспективы развития информационной системы железнодорожного транспорта// Механизация и автоматизация производства. -1991.-N3, 0,3 п.л.

37. Болотин М.М., Воротников В.Г. Новая технология ремонта вагонов// Железнодорожный транспорт. -1991.-N9, 0,5 п.л.

38. Котуранов В.Н., Устич П.А., Болотин М.М., Моксяков А.П. Новая информационная система отрасли как средство повышения эффективности работы железнодорожного транспорта//Сб. научн. тр./ ШИТ. - 1991. -Вып. «39, 0,9 п.л.

39. Пятниковый узел. Лит.св. СССР iv.i. 14. 1992 С? со-

авторстве).

40. Болотин М.М., Воротников В.Г., Второва Т.В., Козловский И.В. Автоматизированные системы обработки информации и гибкие технологии на ремонтных предприятиях//Автоматизация и современные технологии.-1992. -N8, 0,2 п.л.

41. Подъемно-транспортный агрегат. Авт. св. N 1601940. Бш. 10, 1993 (в соавторстве).

42. Силин B.C., Болотин М.М.,.Второва Т.В., Козловский И.В., Ра-зинкин Н.Е. Инструктивно-методические указания по оценке технического уровня производства и технического уровня и качества проектов на строительство, расширение и рекоьстру>иида предприятий вагонного хозяйства. Уте.- МПС 8.07.1989 за №ЦВ/ЦВТС-1. Ротапринт ПКБ ЦВ МПС. - 1 п.л.

43. Воротников В.Г., Болотин М.М., Евстратоз В.Д., Второва Т.В. Образование параметров и оснащение гибких поточных линий по ремонту 'вагонов// Автоматизация и современные технологии. -1993. -N3. 0.2 п.л.

44. Болотин М.М. Методы и алгоритмы расчета производственной мощности предприятий вагонного хозяйства: Методические указания. - М.: МИИТ, 1992 ( 3,5 п. л. ).•

45. Болотин М.М. Устройство и расчет гидравлических поглощающих аппаратов автосцепки: Методические указания. - М.: МИИТ,1976 (2,5 п.л.).

46. Болотин М.М. Автоматизация и роботизация ремонта вагонов: Методические указания. - М.: МИИТ, 1993 ( 3,6 п.л.) .

47. Болотин. М.М. Основы управления трудовым коллективом: Методические указания. Части 1 и 2. - М.: МИ>!Т. 1991 (5,75 п.л.).