Совершенствование организации технического обслуживания грузовых вагонов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность работы вагонного парка во многом определяется высокой надежностью его технических средств. Постоянно совершенствуется его структура, он пополняется более совершенными по конструкции и надежности вагонами, увеличивается доля специализированного подвижного состава. С повышением объемов перевозок повышается интенсификация эксплуатации вагонов в перевозочном процессе, вместе с тем появляется необходимость увеличивать нагрузку на ось вагона. Все это ведет к ускоренному старению вагонного парка и необходимости совершенствования системы технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов. В настоящее время система технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов призвана обеспечить поддержание их технико-экономических показателей на должном уровне, однако, несмотря на принимаемые в последнее время меры эксплуатационная надежность вагонов грузового парка пока не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к железнодорожному транспорту. Наблюдается тенденция увеличения доли вагонов, находящихся в неисправном состоянии. Необходимо научно обосновать и практически реализовать такое количество обслуживаний, ремонтов и их объемов, которые бы обеспечивали заданную эксплуатационную надежность (вероятность безотказной работы, параметр потока отказов, наработку на отказ, затраты труда на восстановление работоспособности и т. д.), при минимальных экономических показателях (затраты на строительство вагонов и на периодические, а также непредусмотренные обслуживания и ремонты).

Растет доля составов, останавливаемых приборами ПОНАБ и ДИСК. Ухудшение технического состояния вагонов приводит к увеличению затрат на обслуживание и текущий ремонт.

Совершенствование организации технического обслуживания и текущего ремонта грузовых вагонов - одна из главных задач повышения эффективности их использования при эксплуатации подвижного состава.

В данной курсовой работе рассчитаны перспективные значения количества поездов, проследовавших по участку Волковыск-Барановичи, а так же рассчитаны показатели, которые характеризуют эксплуатационную надёжность на этом гарантийном участке. Установлен закон распределения случайной величины - наработки на отказ. Произведена оценка качества технического обслуживания вагонов ПТО, а также рассчитаны контингент работников и потребное количество вагоноремонтных машин на ПТО. Расчёт контингента работников выполнен двумя способами: классическим методом и вероятностным методом.

1. СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ

1.1 Зарубежный опыт технического обслуживания грузовых вагонов

Формирование и совершенствование систем технического обслуживания грузовых вагонов за рубежом ведется с учетом условий эксплуатации (принадлежность к различным фирмам, как железнодорожным, так и не железнодорожным, режим эксплуатации, масса поездов, их скорость), надежности вагонов, интенсивности пополнения парка вагонов более совершенными, специализации вагонов 1 .

Существует различие по основным показателям работы железных дорог, а также использования грузовых вагонов. Необходимо отметить, что интенсивность эксплуатации грузовых вагонов, а также насыщенность вагонного парка специализированными вагонами на железных дорогах стран Европы и США значительно выше, чем на дорогах СНГ. В 1985 году число специализированных вагонов на железных дорогах США составляло 50 %, на государственных дорогах Германии более 40 % , и доля этих вагонов продолжает возрастать. Все большее распространение в конструкциях грузовых вагонов находят алюминиевые сплавы, низколегированные стали, применение которых позволяет снизить материалоемкость конструкции и повысить ее коррозионную стойкость.

В США железные дороги самостоятельно формируют систему технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов. К государственным организациям, которые каким-то образом оказывают влияние на упорядочение эксплуатации и обслуживания вагонов, относятся Американская ассоциация железных дорог (ААЖД) и Федеральная железнодорожная администрация (ФЖА). ААВД устанавливает лишь технические нормативы, которым должны отвечать вагоны по условиям безопасности движения.

Вплоть до 1975 ремонт грузовых вагонов проводился в зависимости от технического состояния. Однако это приводило к постоянному росту крушений и аварий. Поэтому ФЖА взяла курс на внедрение планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта, реализация которой, по их мнению, должна была несколько уменьшить дефицит в грузовых вагонах. В начале 1973 года она разработала и выпустила проект стандартов по осмотру и ремонту вагонов, призванных обеспечить безопасность движения поездов. В этих стандартах особое внимание было обращено на ходовые части и сцепные приборы. Согласно стандартам все вагоны в зависимости от интенсивности эксплуатации подразделялись на две категории. Вагонам с малой интенсивностью межремонтные сроки устанавливались исходя из времени эксплуатации. Для них первый ремонт и осмотр производился через 7 лет после постройки, а затем через 2 года. В середине срока службы вагона выполнялся капитальный ремонт. Для вагонов с большой интенсивностью эксплуатации критерием проведения осмотра и ремонта являлась величина пробега. Первый после постройки ремонт осуществлялся через 240 тыс. км., а последующие осмотры через 80 тыс. км. Пробег между капитальным ремонтом и первым промежуточным осмотром составлял 240 тыс. км., а затем вагон ремонтировался через каждые 80 тыс. км.

Предложенный ФЖА стандарт состоит из нескольких разделов, относящихся к колесам, осям, буксовым подшипникам, другим деталям тележек, сцепкам и упряжным приборам, смазке букс. Проект предусматривает также запрещение использования устаревших типов грузовых вагонов и их деталей. Один из разделов стандарта посвящен требованиям, предъявляемым к осмотру вагонов. После 1973 года каждый грузовой вагон осматривался перед отправлением в рейс на станции отправления или формирования поездов. Начиная с 1977 года, вагоны подвергались всестороннему периодическому осмотру с целью установления соответствия технического состояния ходовых частей и сцепных приборов стандартам. Для вагонов с нормальным режимом эксплуатации был установлен 48-месячный интервал между упомянутыми осмотрами, а для вагонов с высокой степенью эксплуатации - 12-месячный.

В связи с тем, что к 1980 году техническое состояние вагонов улучшилось (ФЖА считает, что это произошло в связи с тем, что 90 % парка грузовых вагонов подвергалось периодическому осмотру), ФЖА переработала стандарты, исключив из них периодические осмотры. Стандарты вступили в силу с 1 марта 1980 года. В этих стандартах имеется целый ряд изменений, относящихся к нормативным данным по техническому состоянию отдельных узлов и деталей вагонов. Они предусматривают также продолжение практики осуществления осмотров перед поездками и наложения штрафов на железные дороги, которые не устраняют дефекты вагонов, предписанные правилами. Были снижены требования к подшипникам скольжения. По правилам ФЖА предполагается лишь контроль за наиболее ответственными деталями буксовых узлов с подшипниками скольжения 1 .

На железных дорогах США не существует единой системы технического обслуживания и ремонта. Периодический ремонт вагонов производится после пробега 650 тыс. км. Эта величина соответствует примерно семилетнему времени эксплуатации. Ремонт осуществляется в трех крупных ремонтных мастерских по договору, включенному с фирмами.

Следует также отметить, что на железных дорогах США около 30% новых вагонов изготавливается на вагоноремонтных предприятиях. Это приводит к концентрации материальных, трудовых ресурсов, повышению уровня механизации и автоматизации ремонтных работ и, как следствие, к повышению эффективности системы технического обслуживания и ремонта.

Основой формирования системы технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов на ГЖД Германии является промышленный стандарт DIN 31051 "Текущее содержание. Термины и методы". Согласно DIN 31051 текущее содержание вагонов включает техническое обслуживание, технический осмотр и ремонт. Критерием установления сроков между видами и объемом текущего содержания, последовательностью их выполнения является "запас изнашивания". Для нового вагона он принимается равным 100, а с течением времени в результате эксплуатации уменьшается. Каждый узел вагона и вагон в целом имеют свою кривую изнашиваемости. Установлено, что для одних узлов она зависит от времени эксплуатации, для других - от эксплуатационных нагрузок. Текущее содержание вагонов осуществляется по планово-предупредительной системе и направлено на недопущение снижения запаса изнашиваемости до нуля. Достигается это обеспечением безотказной работы вагонов в периоды между ремонтами. Критерием межремонтных сроков и объемов ремонтов выступает минимум затрат на текущее содержание. Планово - предупредительность системы текущего содержания определяется требованиями общего устава железных дорог, закона о ГЖД Германии и Правилами строительства и технической эксплуатации железных дорог (ПСТЭ). Эти документы устанавливают, что ремонт имеет плановую, периодическую основу и должен производиться не реже одного раза в шесть лет.

Текущее содержание предусматривает выполнение как плановых, так и неплановых мероприятий. К первым относятся технический осмотр, техническое обслуживание и ремонт, а ко вторым - ремонт с целью оперативного устранения возникающих неисправностей. Плановые мероприятия подразделяются на заводские ремонты и периодические работы между ними.

На ГЖД Германии сроки между периодическими ремонтами устанавливаются в зависимости от интенсивности эксплуатации вагонов. Для интенсивно эксплуатируемых вагонов основным показателем является пробег, а для неинтенсивно используемых - время эксплуатации.

Категорию ремонта условно обозначают буквами и цифрами. Буква определяет тип подвижного состава (например, R - пассажирские вагоны, G- грузовые вагоны), а цифра - объем выполняемых работ.

Доля плановых работ в общем объеме для G4 составляет 35-40, для G5 - 40 - 50 %. Специалисты ГЖД Германии ставят целью в перспективе (через 20 - 30 лет) довести долю плановых работ до 100 % в общих ремонтных расходах, с одновременным сокращением их объема.

Действующая в настоящее время система надзора предусматривает следующее.

Прежние освидетельствования по отправлению и по прибытию, в пути следования поездов заменены техническим освидетельствованием вагонов -YY, осмотром поездов - ZР и осмотром вагонов -WР. Освидетельствование YY в будущем должно производиться только по одному разу за порожний и груженый рейсы. Для ряда случаев предусмотрены специальные освидетельствования вагонов WSV.

В вагонных депо выполняются неплановые виды обслуживания и ремонта. Как правило, они располагаются на сортировочных станциях. В настоящее время на ГЖД Германии наблюдается тенденция концентрации работ в немногих, но крупных, хорошо механизированных вагонных депо. Предполагается уменьшить количество депо почти на 40 %. Совершенствуется система по учету расходов на содержание вагонов.

На Британских железных дорогах (БЖД) применяется плановая система ремонта грузовых вагонов. Она предусматривает выполнение периодического генерального, промежуточного и текущего ремонтов. Периодический генеральный (через каждые 6-9 лет) и промежуточный (через каждые 3 года) ремонты выполняются на вагоноремонтных заводах, которые не специализированы на ремонте какого-то определенного типа вагонов; на них же производится и постройка всего парка новых грузовых вагонов. При выполнении генерального ремонта вагон практически полностью восстанавливается.

Промежуточный ремонт предусматривает восстановление изношенных и поврежденных деревянных деталей, замену колесных пар, букс, рессор и других узлов, а также незначительный ремонт рамы.

Основу системы технического содержания и ремонта вагонов Национального общества французских железных дорог (НОФЖД) составляют следующие факторы: предупредительный характер текущего содержания вагонов, определение реальных сроков и очередности отдельных операций по текущему содержанию и ремонту, специализация ремонтного предприятия и его персонала. Для каждого типа вагона определяется "шаг текущего содержания", который включает в себя два вида периодических операций: контроль и периодические осмотры; периодические ремонты. В свою очередь, последние подразделяются на ограниченный и капитальный ремонт. Кроме этого, предусматривается также выполнение оздоровительного ремонта по техническому состоянию вагонов. Разработано и оптимальное соотношение между текущим предупредительным содержанием и оздоровительным обслуживанием с целью достижения максимального уровня надежности, снижения расходов на них и уменьшения времени нахождения вагонов в нерабочем состоянии.

Технические условия на текущее содержание и правила ремонта разработаны вагоноремонтными заводами, которые специализируются на текущем ремонте определенного типа вагонов, что позволило снизить расходы на осмотры и ремонты, повысить уровень надежности вагонов и уменьшить количество неисправного подвижного состава. При этом количество вагоноремонтных предприятий уменьшилось с 96 в 1976 г. до 28 в 1979 г., а средний возраст вагона - с 28 до 14 лет.

1.2 Система технического обслуживания и деповского ремонта грузовых вагонов на железных дорогах СНГ

В 1933 году вагонное хозяйство МПС СССР было выделено в отдельную отрасль. С этого момента система технического обслуживания и ремонта вагонов постоянно совершенствовалась [1].

Но наиболее совершенной была система, принятая в 1971 г. В отличие от других она была принята после тщательного анализа технического состояния вагонного парка. Согласно приказу № 36Ц этой системой предусматривалось выполнение следующих видов плановых ремонтов и технических обслуживании: заводской ремонт, деповской, текущий отцепочный и безотцепочный ремонты, технический осмотр, техническая ревизия и профилактический ремонт.

До 1 января 1981 года на железных дорогах СССР действовала планово-предупредительная система ремонта, предусматривающая выполнение, как плановых видов ремонта, так и неплановых. К плановым видам ремонта относятся заводской 1-го и 2-го объемов и деповской ремонты [1].

В дальнейшем система предусматривала более строгие определения и формулировки по видам технического обслуживания. Техническое обслуживание предусматривало выполнение:

1) TO-1 - для всех типов вагонов в виде контроля технического состояния и выполнения комплекса работ в объеме безотцепочного ремонта;

2) TO-2 - для порожних вагонов при выполнении контроля технического состояния и комплекса работ по подготовке к перевозкам, а также при выполнении текущего отцепочного ремонта на специализированных путях;

3) ТО-3 - для груженых вагонов при выполнении контроля технического состояния и комплекса работ с отцепкой от состава [1].

Выполнялись плановые деповской и заводской ремонты.

Все существовавшие системы ремонта, за исключением системы 1946 - 1950 гг., были планово-предупредительными. Но они не предусматривали дифференцированного подхода к вагонам, как объектам с различной степенью эксплуатации и временем постройки. Эти факторы частично учтены при разработке существующей в настоящее время системы технического обслуживания и ремонта.

Согласно приказу №32Ц от 22 сентября 1980 года с 1 января 1981 года была введена дифференцированная система ремонта и обслуживания вагонов.

Она в своей основе является планово-предупредительной и предусматривает:

- техническое обслуживание (ТО) вагонов, находящихся в составах иди транзитных поездах, а также порожних вагонов при подготовке под погрузку без отцепки их от состава или группы вагонов;

- текущий ремонт (TP-1) порожних вагонов при комплексной подготовке к перевозкам с отцепкой от состава или группы вагонов и подачей на специализированные ремонтные пути;

- текущий ремонт (ТР-2) вагонов с отцепкой от транзитных и прибывших поездов или от сформированных составов;

- деповской ремонт (ДР) вагонов для восстановления их работоспособности с заменой или ремонтом отдельных узлов и деталей;

- капитальный ремонт (КР) вагонов для восстановления их ресурса;

- капитально-восстановительный ремонт (КВР) вагонов для модернизации вагонов, а также для вагонов исчерпавших свой срок службы.

- капитально-восстановительный ремонт (КРП) с продлением срока службы.

Предупредительность системы заключается в том, что весь цикл мероприятий направлен на предупреждение аварийной ситуации.

2. РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЁЖНОСТИ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Количество составов проследовавших по участку (N) и количество вагонов в составе (m)

N/m
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
8	9	9	9	8	8	7	6	6	7	7	6
51,0	50,2	49,3	50,3	51,2	50,2	49,4	50,0	47,0	47,3	48,6	50,4

Наименование участка: Волковыск - Барановичи.

Длина гарантийного участка: 122 км.

Таблица 2.2 - Характеристика отказов вагонов

Всего отказов, n0	Причины отказов
	грение	Тормоза	Автосцепка	технический брак
2	1	0	1	0

Надёжность вагонов представляет собой совокупность трёх свойств:

- сохранение работоспособности (безотказность);

- быстрота восстановления после отказа (ремонтопригодность);

- продолжительность службы, или долговечность.

Безотказность рассматривается, как свойство вагона непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени или наработки. Безотказность характеризует как бы самостоятельную непрерывную работу вагона без каких-либо вмешательств для поддержания работоспособности. Работоспособность - это состояние вагона, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения выходных параметров в пределах, установленных технической документацией, которая определяет условия эксплуатации, систему и методы технического обслуживания и ремонта, нормы и допустимые отклонения от установленных параметров.

Полная или частичная утрата работоспособности вагона, узла, детали называется отказом. Основным показателем надежности вагона является вероятность безотказной работы P(t), который означает, что в пределах заданной наработки t не возникнет отказ. Значение Р(t) находится в пределах 0?P(t)?1.

Среднее количество составов проследовавших по участку

,

шт.

Среднее количество вагонов в составе

,

ваг.

Показатели, характеризующие эксплуатационную надежность вагонов:

- параметр потока отказов

,(2.1)

где n - количество отказов, возникших у вагонов на гарантийном участке за определенный промежуток времени, n =2 шт. ;

- количество составов, проследующих по этому участку, =7,5 шт.;

mср - среднее количество вагонов в составе, mср =49,575 вагонов;

- длина гарантийного участка, =122 км.

- наработка на отказ

(2.2)

;

- вероятность безотказного проследования поезда по участку

,(2.3)

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что на гарантийном участке Волковыск- Барановичи объем работ имеет тенденцию к падению. Полученный результат позволяет в дальнейшем оценить качество работы ПТО.

3. РАСЧЕТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КОЛИЧЕСТВА ПОЕЗДОВ, ПРОСЛЕДОВАВШИХ ПО УЧАСТКУ

3.1 Распределение отказов вагонов на гарантийных участках и расчет прогнозного значения объема работы

Для определения перспективного значения количества поездов, проследовавших по участку, используем корреляционно-регрессионный анализ, который применяется для того, чтобы при сложном взаимодействии посторонних влияний выяснить, какова была бы зависимость между результатом и фактором, если бы посторонние факторы не изменялись и своим изменением не искажали основную зависимость.

Наблюдая статистическую связь между двумя признаками математическая статистика стремится придать этой связи форму функциональной зависимости, т.е. y = f(x). Вид этой зависимости и требуется определить из опыта (в данном случае имея статистику о количестве составов, проследовавших по гарантийному участку). Графическое изображение изучаемых явлений позволяет не только установить наличие или отсутствие связи между ними, но и изучить характер этой связи, иначе говоря изучить форму связи и её тесноту. Имея числовые характеристики факториального и результативного признаков, можно каждую пару чисел изобразить в виде точки на плоскости. Для этого в системе координат по оси абсцисс откладываем значение факториального признака, а по оси ординат - значения результативного признака. Каждая пара чисел даёт при этом точку на плоскости координатного поля [ 1 ].

Соединив точки, мы получим ломаную линию, которая называется ломаной регрессии. Можно сказать по внешнему виду экспериментальной зависимости, что это прямая зависимость между результативными и факториальными признаками. Графический метод наглядно иллюстрирует зависимость, но он позволяет выявить связь лишь между двумя признаками. Однако такое решение вопроса обычно не является удовлетворительным. Тогда возникает типичная для практики задача сглаживания экспериментальной зависимости. При этом желательно обработать экспериментальные данные таким образом, чтобы точно отразить общую тенденцию зависимости y от x и вместе с тем сгладить незакономерные, случайные отклонения.

Уравнение связи находится с помощью метода наименьших квадратов, который требует, чтобы сумма квадратов отклонений эмпирических значений от значений, получаемых на основании уравнения связи, была минимальной. Метод наименьших квадратов позволяет находить параметры уравнения связи при помощи решения системы нормальных уравнений, различных для связи каждого вида. Рассмотрим уравнения связи для линейной зависимости и для параболы второго порядка [ 1 ].

Рисунок 3.1-Количество поездов, проследовавших по гарантийному участку за год

Подбор параметров линейной зависимости

Уравнение связи как уравнение прямой y = ax+b. Параметры уравнения прямой линии a и b находятся путем решения системы нормальных уравнений, получаемых по методу наименьших квадратов. Пусть для указанных опытных значений (xi, yi), где i=1,2,3,…, n, требуется по методу наименьших квадратов подобрать параметры линейной функции y = ax+b.Наименьшее отклонение

экспериментальных точек от линейной зависимости будет при соблюдении следующих условий:

(3.1)

где - сумма значений факториального признака;

- сумма квадратов значений факториального признака;

- сумма значений результативного признака;

- сумма произведений значений факториального признака

на значения результативного признака;

n - число полученных при наблюдении пар взаимосвязанных величин.

Из системы уравнений определяем параметры искомой линейной зависимости:

 (3.2)

Подставляя в полученную зависимость y = a+bx соответствующие значения xi, полученные опытным путем, находим расчетные значения результативного признака yiрас, отражающие среднюю зависимость yi от xi в виде корреляционной зависимости.

Подбор параметров параболы второго порядка

Параболическая зависимость, выражаемая уравнением параболы второго порядка y = ax2 + bx + c, имеет место при ускоренном возрастании или убывании результативного признака в сочетании с равномерным возрастанием факториального признака. Параметры уравнения параболы a, b и c вычисляются путём решения системы трех нормальных уравнений:

(3.3)

Решая систему (3.3) относительно неизвестных a, b, c находим искомые параметры параболы. Подставляя в найденное уравнение параболы опытное значения xi, получаем расчетные значения yiрас.

При каждой из предложенных видов зависимостей получаем свое решение задачи, свои значения параметров (а, b, с и т.д.). Однако общепринятым при решении подобных задач является метод наименьших квадратов, при котором требование наилучшего согласования кривой y=f(x) экспериментальных точек сводится к тому, чтобы сумма квадратов отклонении экспериментальных точек от сглаживающей кривой обращалась в минимум, т.е.

(3.4)

Имея числовые значения количества поездов, проследовавших по участку (N) за 12 месяцев (таблица 3.1), строим экспериментальную зависимость N=f(x).

Используя метод наименьших квадратов, найдем параметры уравнения связи для линейной зависимости y=ax+b и для параболы второго порядка y=ax2+bx+c.

Определяем параметры линейной зависимости по формулам (3.2).

Подбор параметров параболы второго порядка выполняем путем решения системы нормальных уравнений (3.3).

Для определения параметров линейной зависимости и параболы второго порядка строим расчетную таблицу 3.1.

Таблица 3.1-Расчетная таблица для определения параметров

xi	yi	xi2	xiyi	xi3	x4i	xi2yi
1	8	1	8	1	1	8
2	9	4	18	8	16	36
3	9	9	27	27	81	81
4	9	16	36	64	256	144
5	8	25	40	125	625	200
6	8	36	48	216	1296	288
7	7	49	49	343	2401	343
8	6	64	48	512	4096	384
9	6	81	54	729	6561	486
10	7	100	70	1000	10000	700
11	7	121	77	1331	14641	847
12	6	144	72	1728	20736	864
У=78	У=90	У=650	У=547	У=6084	У=60710	У=4381

Уравнение связи:

(3.5)

Подберем параметры параболы второго порядка а, b, c путем решения системы трех нормальных уравнений (3.3).

Подставляя в (3.3) значения факториального и результативного признаков, получаем систему уравнении

Определяем параметры искомой параболической зависимости методом Крамера:

Тогда уравнение связи примет вид:

(3.6)

Подставляя в полученные зависимости (3.5) и (3.6) соответствующие значения xi , полученные опытным путем, находим расчетные значения yiрасч (таблица 3.2).

Таблица 3.2 - Расчетные значения количество поездов

xi	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	У
yiрасч для линейной зависимости	8,98	8,71	8,44	8,17	7,9	7,63	7,36	7,09	6,82	6,55	6,28	6,01	-
yiрасч для параболы 2-го порядка	8,96	8,69	8,42	8,15	7,88	7,61	7,34	7,07	6,80	6,53	6,26	5,99	-
уiфакт	8	9	9	9	8	8	7	6	6	7	7	6	-
(уiрасч-уiфакт)2 для линейной зависимости	0,96	0,084	0,3136	0,6889	0,01	0,1369	0,1296	1,1881	0,6724	0,2025	0,5184	0,0001	4,9045
(уiрасч-уiфакт)2 для параболы 2-го порядка	0,9216	0,0961	0,3364	0,7225	0,0144	0,1521	0,1156	1,1449	0,64	0,2209	0,5476	0,0001	3,9122

Графики полученных зависимостей yiрасч= f(xi) представлены на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Количество поездов, проследовавших по участку Волковыск-

Барановичи по месяцам

Определяем остаточную вариацию по формуле (3.4) пользуясь расчетными данными приведенными в таблице 3.2:

- для линейной зависимости:

- для параболы второго порядка:

Так как 3,9122? 4,9045, принимаем параболическую зависимость, т.е.

Определяем перспективное значение количества поездов, проследовавших по участку Волковыск - Барановичи, приняв xперсп=13, отсюда

(поездов).

На основе полученных результатов перспективного значения количества поездов проследовавших по участку определим показатели эксплуатационной надежности вагонов:

- параметр потока отказов

- наработка на отказ:

.

- вероятность безотказного проследования поездов по участку:

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что на гарантийном участке объем работ имеет тенденцию к падению. Этот результат позволит в дальнейшем оценить качество работы ПТО.

3.2 Установление и исследование закона распределения случайной величины - наработки на отказ

Исходные данные для расчета представлены в таблице 3.3 (1991г-тормоза).

Таблица 3.3- Результаты расчета наработки на отказ тормозов по гарантийным участкам Белорусской железной дороги за 1991г.

102238		46382		11032		69534		120551
127166		26326		151880		109147		63726
119833		76339		256348		127399		135552
104525		90594		40640		106404		126978
115703		16079		32734		136203		59962
116048		10372		121569		111773		207166
56378		13006		142123		77798		116385
157875		13414		105900		130211		72505
42205		45076		133623		103170		87137
106323		16263		66069		69534		122390
68142		14014		104240		109147		31127
115078		68510		48263		127399		116689
82331		25116		47973		106404		92565
92708		34664		129476		32196		73562
98083		83689		136203		142369		98768
130698		73552		111773		147628		46324
139713		14544		77798		143803		150876
123829		90716		130211		42105		122706
146905		10448		103170		58605		81259
66540		62259		76342		95287		173169

Члены вариационного ряда:

- первый - 11032;

- последний - 256348.

Количество разрядов группирования - согласно рекомендациям принимаем k=10.

Величина x, принимающая в зависимости от некоторых случайных обстоятельств одно из значений x1, x2, x3, …, xn, имеющих определенные вероятности p1, p2, p3, …, pn, называется случайной величиной (СВ).

Случайные величины бывают дискретными и непрерывными (имеющие сколь угодно близкие возможные значения). Совокупность значений случайных величин и соответствующих вероятностей называют распределением случайной величины.

Кривая, изображающая плотность распределения, называется кривой распределения.

Основные свойства кривой распределения:

, т.е. вся кривая лежит выше оси OX;

, т.е. площадь под кривой равна единице.

Для построения интервальных статистических рядов частот и частостей, необходимо определить следующие параметры.

Величина интервала определяется по формуле:

, (3.7)

где R - размах выборки,

, (3.8)

x(1) , x(n) - первый и последний члены вариационного ряда;

k - количество разрядов группирования;

n - объём выборки.

За начало первого разряда рекомендуется принимать величину

, тогда ; и так далее.

Построение разрядов продолжается до тех пор, пока начало следующего по порядку разряда не будет равно или больше x(n).

Частота (mi) или численность разряда - это количество значений СВ в каждом разряде. Для построения статистического ряда частостей разделим частоты mi на объём выборки n.

Для построения гистограммы определяем частости разрядов pi* (сумма относительных частот ), эмпирическую плотность распределения fi*, как отношения относительных частот разрядов pi* к длине разряда h.

Подбор теоретической кривой распределения заключается в том, чтобы по виду гистограммы подобрать теоретический закон распределения, который наилучшим образом описал бы статистический ряд.

Определим величину интервала по формуле (3.7)

Статистический ряд распределения частот и частостей представим в виде таблицы 3.4.

границы разрядов Х	11032- 35563,6	35563,6-60095,2	60095,2-84626,8	84626,8-109158,4	109158,4-133690	133690-158221,6	158221,6-182753,2	182753,2-207284,8	207284,8-231816,4	231816,4-256348
числен-ность разряда m	7	11	18	21	23	15	3	1	0	1
частости p=m/n	0,07	0,11	0,18	0,21	0,23	0,15	0,03	0,01	0	0,01
Уmi=n Уmi/n=1 n=100

Таблица 3.4- Статистический ряд распределения частот и частостей

Для дальнейшего статистического анализа выполняем расчеты, результаты которых сводим в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 - Результаты расчета

Определив эмпирическую плотность распределения, строим гистограмму (рисунок 3.3). Плотность вероятности этого закона записывается в виде формулы

, (3.10)

где m и у - некоторые числовые параметры.

Плотность распределения характеризуется двумя параметрами m и у, определяемыми через математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение m=mx и у=уx. Параметр у характеризует форму кривой распределения. При увеличении у кривая становится более плоской, при уменьшении - вытягивается вверх.

Зависимость теоретического закона распределения от параметров m и у требует рационального выбора параметров, при которых расхождение между теоретической кривой распределения и статистическим распределением будет минимальным. Для этого необходимо определить по выборке выборочное среднее mх* и среднеквадратическое отклонение ух* и приравнять их к параметрам нормального закона распределения, т. е. m=mx*, у=уx*.

Согласно таблице 3.5, определяем:

- выборочное среднее

; (3.11)

- выборочную дисперсию

; (3.12)

- среднеквадратическое отклонение

. (3.13)

Подставляя в формулы (3.11) - (3.13) численные значения получаем:

;

;

.

Тогда теоретический закон распределения примет вид

.

По формуле (3.10) определяем значения плотности распределения для представителей разрядов f(xi) и строим теоретическую кривую распределения (рисунок 3.3).



Рисунок 3.3- Гистограмма распределения и теоретическая кривая

Согласие теоретического и статистического распределения, определенное по графику (рисунок 3.3), не является достаточно точным. Поэтому критерий согласия определим по методу, предложенному профессором В.И. Романовским, как отношение

< 3, (3.14)

где r - число степеней свободы распределения, r=7 [ 1 ];

ч - мера расхождения Пирсона, определяемая соотношением

. (3.15)

Подставляя численные значения в формулы (3.15) - (3.14) получаем

;

.

Так как отношение (3.14) меньше 3, то расхождение между теоретическим и эмпирическим распределениями случайны и нет причин отвергать гипотезу о том, что наработка на отказ тормозов на гарантийном участке Волковыск-Барановичи подчиняется нормальному закону распределения.

Подбор закона распределения также производим при помощи программы StatGrapfic. Для данной выборки (таблица 3.3) было установлено, что она подчиняется нормальному закону распределения. График плотности нормального распределения, полученный в программе приведен ниже (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4- График плотности нормального распределения, полученный в программе StatGrapfic.

ремонт железнодорожный вагон деповский

В этой же программе произвели расчет квантилей. Результаты расчета квантилей для различных значений вероятности представлены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Результаты расчета квантилей

Вероятность	Квантиль
0,60	27657,2
0,70	34092,3
0,80	43549,2
0,9	61155,0
0,95	80947,0

3.3 Расчет протяженности гарантийного участка по надежности грузовых вагонов

Согласно источнику [1, стр. 55] значение вероятности безотказной работы вагонов с учетом восстановления работоспособности их на ПТО можно определить как

(3.15)

где m0 - средняя длина состава в осях;

l- длина участка безостановочного пробега поездов, км;

T(V)0- средняя наработка между отказами , вагоно-осе-км.

Длина безостановочного движения поездов, учитывая средневзвешенное значение наработки на отказ в целом по вагону,

. (3.16)

Приняв допущение о расчете протяженности гарантийных участков по средневзвешенному по вагону значению наработки на отказ, необходимо, тем не менее, учитывать ее вероятностную природу.

Тогда формулу (3.16) необходимо записать так:

(3.17)

где T(V)расч - расчетное значение ( квантиль ) случайной величины T(V)i при заданном уровне доверительной вероятности (в), который определяет степень риска в безостановочном проследовании поездов.

Необходимо перейти к определению расчетного значения наработки на отказ, т.е. перейти к формуле (3.17). В предположении, что T(V)вi подчиняется нормальному закону распределения, можно записать

, (3.18)

где - математическое ожидание наработки на отказ;

- нормированное отклонение для заданного уровня доверительной вероятности (в);

- среднее квадратическое отклонение случайной величины .

При принятии условия

(3.19)

зависимость (3.18) следует записать таким образом:

. (3.20)

Как отмечалось выше, существующие подходы к определению оптимальной, рациональной длины гарантийных участков исходя из условия рассмотрения на участке объекта, в качестве которого выступает в целом вагон, с чем нельзя однозначно согласиться. Поэтому предлагается следующая запись условия оптимальности протяженности гарантийного участка по надежности грузового вагона:

, (3.21)

где - соответственно протяженности гарантийных участков по условию надежности ходовых частей (буксовых узлов), автотормозного и автосцепного оборудования, технического коммерческого браков.

В свою очередь,

(3.22)

Исходные данные для расчета длины гарантийного участка представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Исходные данные для расчета

Причина отказа	Квантиль Х
	Р=0,90	Р=0,95
Автосцепка	143363,0	178906,0
Тормоза	61155,0	80947,0
Грение	49012,3	58909,9
Технический брак	63333,1	77763,2
Коммерческий брак	226011,0	297057,0

По данным таблицы 3.7 производим расчет оптимальной протяженности гарантийного участка, подставляя в формулу (3.22) расчетные значения квантилей по причины отказа автосцепки при вероятности:

- Р=0,90

км;

- Р=0,95

км.

Результаты расчета оптимальной протяженности гарантийного участка приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 - Результаты расчета

Причина отказа	lопт,вагоно• км
	Р=0,90	Р=0,95
Автосцепка	15104,8	9176,7
Тормоза	6443,3	4152,04
Грение	5163,96	3021,7
Технический брак	6672,8	3988,7
Коммерческий брак	23812,6	15237,03

Согласно формуле (3.21) для вероятностей Р=0,90 и Р=0,95 оптимальная протяженность гарантийного участка соответственно будет равна:

- при Р=0,90

lопт=5163,96вагоно• км;

- при Р=0,95

lопт=3021,7 вагоно• км.

Такие данные указывают на то, что при расчете протяженности по пяти причинам отказов наибольшей неопределенностью будет обладать протяженность, полученная по эксплуатационной надежности коммерческого брака, а наименьшей будет обладать протяженность при грении.

4. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ВАГОНОВ НА ПТО

4.1 Расчет потребного контингента работников ПТО в условиях риска

Исходные данные для расчета потребного контингента работников ПТО представлены в таблице 4.1, а также в таблице 4.2.

Таблица 4.1 - Исходные данные

Параметр	Значение
Количество отказов	2
Количество поездов	7,5
Среднее количество вагонов в поезде	49,575
Структура парка вагонов, %: - крытые - платформы - полувагоны - цистерны - прочие	19,6 16,0 30,0 28,5 5,9
Участковая скорость, км/ч	45
Длина гарантийного участка, км	122

Таблица 4.2 - Характеристика парка вагонов

Тип вагона	Процентное содержание вагонов,	Трудоемкость технического обслуживания, челмин	Среднеквадратичное отклонение, челмин.
Крытые	19,6	7,9	6,9
Платформы	16,0	8,2	7,0
Полувагоны	30,0	6,6	5,3
Цистерны	28,5	7,6	5,3
Прочие	5,9	7,4	4,9

Численность рабочих в смену в парках ПТО определяют в зависимости от количества обрабатываемых поездов, количества вагонов в поездах по нормативам, установленным отдельно для комплексных бригад, работающих с совмещением профессий слесаря и без совмещения, по каждому парку пункта технического обслуживания.

Комплексная бригада с совмещением профессий осмотрщика вагонов и слесаря состоит из осмотрщиков-ремонтников, слесарей по ремонту буксового узла, столяров, электросварщиков.

Потребность в рабочей силе ПТО можно определить исходя из усредненной трудоемкости технического обслуживания одного вагона [ 1 ]:

, (4.1)

где N - количество поездов, проследовавших по данному участку за определенный интервал времени;

- среднее количество вагонов в поезде;

- усредненная трудоемкость технического обслуживания одного вагона, чел - мин;

Fяв - фонд времени одного явочного рабочего, ч.

Техническое состояние вагона, а, следовательно, и трудоемкость технического обслуживания, различно. Вагоны с большим сроком эксплуатации, старотипной конструкции постепенно исключаются из инвентаря. Парк насыщается новыми вагонами, производится модернизация вагонов ранних лет выпуска. Но остается еще значительная часть вагонов с неудовлетворительным техническим состоянием. Поэтому определение трудоемкости ремонта и технического обслуживания вагонов должно производиться с учетом динамики всех происходящих изменений [ 1].

В этой связи необходимо перейти к вероятностной модели расчета контингента работников ПТО. Согласно этой методике [ 1]:

, (4.2)

где - расчетное значение трудоемкости технического обслуживания одного вагона, чел-мин;

- коэффициент, учитывающий неравномерность прибытия поездов и непроизводительные переходы ремонтных бригад.

Расчетное значение трудоемкости технического обслуживания одного вагона определяется по формуле

, (4.3)

где - расчетная трудоемкость восстановления работоспособности i-го вагона;

Pi - количество вагонов i-го типа, находящихся в поезде, %.

Процесс нахождения расчетного значения трудоемкости технического обслуживания вагона следующий:

- производится сбор статистических данных по натурному обследованию вагонов (H1, H2, …, Hn, n>100).

- подбирается по критерию согласия определенный закон распределяется случайной величины, к которому ближе всего подходит наша совокупность Hi.

Для нормального закона распределения случайной величины имеем [ 1]:

, (4.4)

где - математическое ожидание случайной величины (среднеарифметическое ), средняя трудоемкость восстановления работоспособности i-го вагона;

t -нормированное отклонение при заданном уровне доверительной вероятности 0,95, t = 1,96;

- средне-квадратическое отклонение величины вагона, чел.-мин.

Произведем расчет Rяв в последовательности, указанной выше.

По формуле (4.4) расчетная трудоемкость для крытого вагона при в=95 %

чел.-мин;

Результаты определения расчетной трудоемкости для всех типов вагонов приведем в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Результаты расчетов

Тип вагона		Уровень зависимости в, %	Нормированное отклонение	Нрасч, чел.-мин
Крытый	7,9	95	1,96	21,42
Платформа	8,2	95	1,96	21,92
Полувагон	6,6	95	1,96	16,99
Цистерна	7,6	95	1,96	17,99
Прочие	7,4	95	1,96	17,00

По формуле (4.3) рассчитаем при в=95 %

чел.-мин;

Контингент работников ПТО при расчете вероятностным методом определяется по формуле (4.2) при в=95 %

чел.;

При классическом подходе контингент работников ПТО определяем по формуле (4.1):

чел.

На основании приведенных расчетов можно сделать вывод - так как техническое состояние вагонов различно, то грубое усреднение трудоемкости технического обслуживания одного вагона при классическом подходе расчета контингента работников ПТО дает большую погрешность при вычислениях, а, значит, необходим переход к вероятностной модели расчета, т.е. принимаем Rяв=23человека.

4.2 Методика и расчет показателей качества работы ПТО

Исходные данные для оценки качества технического обслуживания вагонов на ПТО представлены в таблице 4.1.

Качество работы ПТО характеризуется следующими показателями:

- вероятность восстановления работоспособности вагонов при обслуживании на ПТО;

- ожидаемое количество отказов вагонов после обслуживания на ПТО;

- выигрыш в надежности при обслуживании вагонов на ПТО.

В процессе эксплуатации работоспособность вагонов восстанавливается при подготовке их к перевозкам и на ПТО в пути следования.

Учитывая, что на ПТО применяется бригадная организация обслуживания вагонов в поездах, фактически реализуемые затраты труда ремонтной бригады можно представить в виде суммарных затрат времени всех рабочих, участвующих в подготовке составов в рейс. Тогда функция распределения общих затрат труда ремонтных бригад на восстановление работоспособности вагонов за время обработки состава будет иметь вид

, (4.5)

где hф - фактически реализуемые затраты труда на техническое обслуживание вагонов в поездах за нормируемое время обработки состава tобр;

Нср - средние затраты труда на выявление и устранение неисправностей и выполнение профилактических мероприятий при подготовке состава в рейс.

При определении численного значения вероятности восстановления работоспособности вагонов при техническом обслуживании и текущем ремонте их на конкретном ПТО фактические реализуемые затраты труда,ч

, (4.6)

где Rяв - среднее явочное число работников ремонтно-смотровой бригады, участвующих в подготовке каждого состава в рейс;

tобр - средняя продолжительность простоя составов под обработкой,ч.

Средние затраты труда

, (4.7)

где m - среднее число вагонов в составе;

- средние затраты труда на подготовку в рейс одного вагона рабочего парка;

- средняя трудоемкость технического обслуживания одного вагона i-го типа;

боi - доля количества вагонов i-го типа в проходящих поездах;

n - число основных типов вагонов.

Восстановление работоспособности вагона в процессе эксплуатации играет важную роль в обеспечении безотказной их работы. Чем лучше организована система технического обслуживания и ремонта вагонов, тем меньше отказов возникает в процессе перевозочной работы, ожидаемое количество отказов на гарантийном участке Волковыск-Барановичи

, (4.8)

где nож - число отказов вагонов в процессе движения поездов по участку за рассматриваемое время t с учетом восстановления их работоспособности на ПТО;

no - общее число отказов на участке при отсутствии технического обслуживания на ПТО;

V(t) - вероятность восстановления работоспособности вагонов (после возникновения отказа) за допустимое время t;

noV(t) - число отказов, которые были выявлены и устранены на ПТО за указное время t при подготовке составов в рейс.

Ожидаемое количество отказов на участке при отсутствии технического обслуживания на ПТО

, (4.9)

где щo - параметр потока отказов при условии что, вагоны не проходили технического обслуживания на ПТО;

N - количество поездов, проследовавших по участку за сутки;

m - среднее количество вагонов в поезде;

l - длина гарантийного участка, км.

Значение величины що существенно зависит от оснащенности парка вагонов роликовыми буксовыми узлами и средней участковой скорости движения [1, рисунок 3.1].

Тогда поправочный коэффициент для расчета що по участку определяется по формуле

(4.10)

где щофакт - параметр потока отказов при оснащенности парка вагонов роликовыми буксовыми узлами на 100 % и при Vуч=45 км/ч [1, рисунок 3.1];

щотабл - параметр потока отказов с учетом структуры парка вагонов и средней участковой скорости Vуч=43,5 км/ч.

Основным показателем оценки качества работы ПТО служит сокращение числа отказов (задержек поездов и отцепок вагонов по техническим неисправностям на гарантийном участке). Для этого определяем ожидаемое число отказов за рассматриваемый отрезок времени для расчетного значения уровня восстановления работоспособности вагонов и сравниваем его с фактическим числом отказов, возникающим за отчетный период.

Значение величины существенно зависит от оснащенности парка вагонов роликовыми буксовыми узлами и средней участковой скорости движения.

Каждому из рассматриваемых участков характерна своя структура парка вагонов (данные по процентному содержанию приведены в таблице 4.1), а также значение vуч. Поэтому необходимо пересчитать приведенные в таблице 4.1 значения величин.

Произведем расчет, указанный выше

Значение с учетом структуры парка вагонов и средней участковой скорости vуч = 43,5 км/ч будет следующим

При оснащенности парка вагонов роликовыми буксовыми узлами на 100 % и при vуч=45 км/ч согласно рисунка 3.1 [ 1] находим

.

Тогда поправочный коэффициент для расчета по участкам

.

Все значения умножаются на коэффициент 0,34 и принимаются к дальнейшим расчетам

Среднее расчетное значение параметра потока отказов для вагонов будет равно

Используя формулы (4.8) и (4.9) находим ожидаемое количество отказов вагонов после обслуживания на ПТО

,

.

Так как nож<nф, то есть 1,508<2, то работа ПТО оценивается как неудовлетворительная.

Выигрыш в надёжности при обслуживании на ПТО

Следовательно отказы вагонов в результате восстановления их работоспособности в системе технического обслуживания и ремонта сократятся в 3,05 раза.

4.3 Расчет количества вагоноремонтных машин, потребных на ПТО

Средства технологического оборудования, необходимые для осуществления принятого технологического процесса на ПТО, определяются исходя из программы технологического обслуживания и ремонта вагонов, регламента работ и принятых норм времени. Расчет необходимого оборудования производится из следующей зависимости

, (4.8)

где Nр - величина годовой программы работы ПТО;

hi - затраты i-ого вида оборудования на техническое обслуживание и ремонт вагона, агрегато-часов, hi =0,394;

Fоб - действительный годовой фонд времени работы оборудования;

зис - коэффициент использования оборудования, зис = 0,7…0,9.

Величину программы работы ПТО рассчитываем, учитывая количество поездов в перспективном месяце и среднее значение количества вагонов в поезде

. (4.9)

Через вагоноремонтную машину проходят только палувагоны и платформы (структура парка данных вагонов на участке: полувагоны - 30,0%, платформ - 16,0%) поэтому формулу (4.9) можно записать

(4.10)

Так как через вагоноремонтную машину проходят не все вагоны, а лишь 10 - 20 % то

(4.11)

Тогда

вагонов.

шт.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Сенько, В. И.Техническое обслуживание вагонов. Организация ремонта грузовых вагонов в депо: учебное пособие / Сенько, В.И., Чернин, И.Л., Бычек, И.С.- Гомель: БелГУТ, 2002. ? 371 с.

2 Сенько, В.И., Совершенствование организации технического обслуживания грузовых вагонов: пособие к курсовому прпоектированию / Сенько, В.И., Гагина, Л.Н.: БелГУТ, 2003.? 105с.

Размещено на Allbest.ru