Содержание к диссертации
Введение
1. Проблем совершенствования технического обслуживания систем железнодорожной автоматики и телемеханиім 10
1.1. Системный подаод к совершенствованию технического обслуживания 10
1.2. Особенности технического обслуживания систем автоматики и телемеханики на малонаселенных участках железных дорог 15
1.3. Область применения централизованных методов технического обслуживания 17
1.4. Постановка задачи 26
2. Анализ и построение рациональных последовательностей технического обслуживания 26
2.1. Анализ технологического процесса ТО как сложной организационно-технологической системы 28
2.2. Основные определения 30
2.3. Свойства процессов централизованного обслуживания 41
2.4. Математическая интерпретация последовательностей технического обслуживания 44
2.5. Выбор рациональной последовательности централи-
зованного обслуживания 49
2.6. Выводы 54
3. Математическое моделирование процессов централизованного технического обслуживания территориально-рассре доточенных систем железнодорожной автоматики и телемеханики 56
3.1. Разработка производственных функций для одно-пери одного технического обслуживания 56
3.2. Производственная функция участка при многопери-одных процессах обслуживания 60
3.3. Исследование производственной функции ТО . 64
3.4. Анализ взаимозаменяемости ресурсов 69
3.5. Методика расчета параметров технического обслуживания 73
3.6. Выводы 89
Исследование эффективности резервирования и контроля исправности систем железнодорожной автоматики и телемеханики 92
4.1. Системный подход к обеспечению ремонтопригодности устройств 92
4.2. Моделирование процесса восстановления устройств железнодорожной автоматики и телемеханики с различной структурой 93
4.2.1. Общая характеристика моделей 93
4.2.2. Вывод аналитических выражений для оценки надежности систем различной структуры 99
4.3. Анализ влияния резервирования и контроля на параметры безотказности и ремонтопригодности 106
4.4. Оценка эффективности резервирования и контроля железнодорожной автоматики 116
4.5. Выводы 125
Исследование и разработка рекомендації по организационно -технологическоьу обеспечению восстанавливаемости территормлько-рассрёдсточеншх систем скат 127
1. Принципы обеспечения восстанавливаемости систем 127
0.2. математическое моделирование процессов формирования и ликвидации очередей поездов при отказа;: 130
5.3. Анализ факторов, влияющих на организацию вос
становления устройств 136
5.4. Исследование эффективности различных вариантов организации восстановления 145
5.5. Выводы 1^3
6. Оценка эконошческой эффективности резервирования сжат и централизованного метода их технического обслуживания
6.1. Исследование экономической эффективности и целесообразности капитальных затрат на резервирование СЖАТ 155
6.2. Экономическая эффективность централизованного метода на малонаселенных участках... Ї67
Заключение 170
Литература
- Особенности технического обслуживания систем автоматики и телемеханики на малонаселенных участках железных дорог
- Математическая интерпретация последовательностей технического обслуживания
- Производственная функция участка при многопери-одных процессах обслуживания
- Моделирование процесса восстановления устройств железнодорожной автоматики и телемеханики с различной структурой
Особенности технического обслуживания систем автоматики и телемеханики на малонаселенных участках железных дорог
Среди множества методов технического обслуживания можно выделить следующие подмножества [38, 108, Иб, Щ 118, 133 J : централизованные, децентрализованные, смешанные, с применением в каждом либо поточного обслуживания (с определенной технологической последовательностью и ритмом), либо с произвольной очередностью работ.
При децентрализованных и смешанных методах предполагается наличие в непосредственной близости от устройств определенного штата, обеспечивающего выполнение установленных видов профилактик и восстановление при отказах. Очевидно, что такие методыМтримени-мы для малонаселенных участков с территориапьно-рассредоточенны-ми объектами, особенно, если учесть сложности с обеспечением штата запасными частями, технической документацией и повышением его квалификации. В силу этого единственно приемлемым остаются разновидности централизованных методов. Это вызывает потребность в развитии научно-методического обеспечения централизованного обслуживания.
Зона централизованного обслуживания соответствует границам одного подразделения и в настоящее время предполагается максимум - в пределах дистанции сигнализации и связи - 250 км [ll4J , а минимум - в пределах производственного участка - 60 км [92] Местные условия, однако, вносят значительные корректировки в эти размеры, что требует анализа.
Малонаселенный участок, с точки зрения ТО устройств СЦБ -это участок железной дороги, где по каким-либо причинам (дефицит кадров, отсутствие станций с поселками, высокая конкурентоспособность других предприятий) объективно возникают увеличенные плечи ТО (увеличение относительно общепринятых плечей для околотков, бригад).
Сравнительный анализ участков различных типов показал, что для малонаселенных участков характерны следующие признаки: 1) расстояние между станциями с поселками доходит до in = =17 - 35 км, а между смежными станциями - до Сср= 10 - 15 км. (в то время, как на населенных участках по обоим этим показателям значение одно и то же: tп = lc = 8км, то есть поселки и штат имеются на всех станциях); 2) преобладают малые станции с невысокой средней трудоемкостью ТО: tp I000 иормо-мин. в нед., что в 1,5 - 2 раза меньше средней по сети (на населенных участках tp 2200 нормо-мин. в мед.); 3) существует значительное (выше среднего) пространственное разделение обслуживающего штата и обслуживаемых устройств, так как штат, в силу социально-экономических условий, имеет тенденцию к размещению не на всех станциях с поселками, а лишь на наиболее крупных, через расстояние 1$ - 2 -f 3 ln , то есть через 1$-30 - 70 км (на населенных участках - через lg - 8 - 16 км).
Из перечисленных средних параметров ( tCp, lcp і Ы , lg ) только два можно считать основными, определяющими. Параметр 1Ср нестабилен и лишь косвенно характеризует малонаселенность, т.к. зависит от того, есть ли автоматические блокпосты двухпутных вставок с одной стрелкой на перегонах или нет (эти блокг посты с точки зрения ТО приравниваются к станциям). Другой параметр - 1$ - является производным от I . Поэтому определяющими параметрами малонаселенных участков следует считать параметры п и tp .
Как правило на малонаселенных участках: - обеспеченность линейным штатом находится в пределах 50-60% от нормативной численности; - социальная привлекательность района невысока (необжитая местность, суровая природа, непривлекательные условия труда и быта).
Однако эти признаки, с точки зрения ТО, не являются основными. Так, даже при 100% обеспечении штатом участок будет малонаселенным, если одновременно имеет место признак 3 ( ь$ - велико) . Бывают малонаселенные участки и во вполне обжитых районах, если эффект "малонаселенности" вызван большой притягательной силой других отраслей и предприятий - например, на Московской -окружной дороге, на отдельных участках Одесской дороги и др.
Из характеристик эксплуатационных условий можно заключить о наличии следующих закономерностей: малонаселенность тем выше, чем больше расстояние между станциями с поселками ( д ), где есть штат;
Математическая интерпретация последовательностей технического обслуживания
Технологический процесс имеет две основные характеристики: время выполнения каждой из операций и технологический маршрут. Если для каждого процесса ТО известен технологический маршрут, то оптимизация обслуживания сведется к минимизации времени выполнения всех операций техпроцесса.
Рассмотренные выше свойства централизованных процессов ТО позволяют построить математическую модель процесса обслундавания.
Пусть рассматриваемая система обслуживания включает: - обслуживающую систему; - обслуживаемую систему из М устройств, поступающих на обработку в последовательные моменты времени где t = ict4 , К = 0,1,2,...,(M-l). - технологический процесс - совокупность операций, состоя щая из наборов операций по каждому из устройств в моменты време ни ь0 , Ц , "t ,... ty т... . Введем обозначения: tj - время выполнения операции J (включая переход, подготовку рабочего места, рабочую операцию); &у - время перехода от операции і к операции ; C Li - время подготовки рабочего места для операции J-после операции I tl - время выполнения рабочей операции; П - количество обслуживаемых устройств; Ип - количество выполняемых операций; уЬ )Щ - бюджет рабочего времени соответственно рабочему дню и циклу обслуживания. Модель должна удовлетворять следующим условиям: 1) время начала обслуживания tQ можно принять за 0 в начале каждого цикла: 10 — О ; 2) обслуживаемые устройства доступны для выполнения операций в любой момент времени; 3) порядок обслуживания - любой; 4) каждая операция характеризуется четверкой величин $=$( tyj tj;ifi /) , (2.4) где C;J - номер соответственно предыдущей и рассматриваемой операций; ,_ ичность Oj - период выполнения операции; 5) время выполнения (длительность) / -й операции tj = &ij + kj +tj. (2.5) Величины переходов ОіЦ и проездов tnij обладают свойствами линейности и обратимости. 6) Линейность переходов и проездов формально определяется следующим образом: для любых трех последовательных операций t-1» 2 3 справедливо утверждение: наибольший переход или проезд между крайними операциями з или 9&1ъ Равен сумме переходов (проездов) между смежными, т.е. Для территориально однородных операций (выполняемых в пределах одной станции) время переходов &у равно среднему времени подхода к объекту и принимается равной &А » Для неоднородности операций учитывается дополнительно вре мя проезда tafj к станции J , которое берется по табли це с учетом скорости используемых транспортных средств при дан ных местных условиях. 9. Время подготовки О — lj операции J после операции і : для технологически однородных операций /3 — 6р\ Ч к tj (2.9) в других случаях где ъ = 0,097 - усредненный коэффициент подготовки операции ; J после предыдущей операции і , ей неоднородной.
Для технологически однородных операций время подготовки инструмента, приборов, рабочего места для всех операций, кроме первой, практически минимально и может быть принято равной 0.
Для неоднородных операций учитывается среднее время подготовки рабочего места, которое принимается равным = 0,097. Равенства (2.8) и (2.9) позволяют представлять величины &п и іу в виде булевой переменной, принимающей одно из двух соответствующих значений. 10. На множестве элементов (2.4) задано следующее отношение порядка при выполнении операций: т.е. рабочей операции tj непосредственно предшествует подготовка 9 U , которой непосредственно предшествует переход &П j переход в свою очередь рассматривается как начало операции tj , где: символ —3 - знак предшествования; ? 3 - знак непосредственного предшествования; tj - время (момент) начала операции.
Таким образом, каждая операция выполняется в конвейерной последовательности трех действий (переход, подготовка, рабочая операция), а обслуживающая система является (по выполнению операций) многорежимной системой конвейерного (поточного) типа.
Задача минимизации времени выполнения всех операций процесса ТО имеет большую размерность и решить ее в общем случае не предетавляется возможным. Поэтому целесообразно остановиться на рассмотрении частного случая, когда в постановку задачи вводятся следующие ограничения.
Обслуживающая система имеет минимальную конфигурацию или структуру ресурса (например, одно обслуживающее звено минимального состава - когда ресурс неделим).
Производственная функция участка при многопери-одных процессах обслуживания
Полученная производственная функция технического обслуживания (ЗЛО, ЗЛІ) характеризует зависимость результатов ТО от значений используемых ресурсов ҐІ , toJ , количества дней поточного обслуживания ҐП (При обслуживании местными бригадами PI = I). Учитывая, что принципиального различия в структуре выражений для консольных (ЗЛО) и центральных (ЗЛІ) производственных участков нет. можно ограничиться в дальнейшем исследованием только функции (ЗЛО).
Аналитическое исследование функции производится для изучения переменных величин в их совместном изменении и взаимной зависимости, а именно: выявления области определения функции, области ее значений, нахождения точек экстремума, областей возрастания и убывания, нахождения асимптот исследуемой кривой (при рассмотре ний (2.10) как функции одной переменной, например, /7} ) или касательных плоскостей (при двух переменных, например, ҐП и П , или П и tyg и т.д.) [102, 105,122].
В результате исследования строятся графики, функции, наглядно отражающие зависимость результатов ( M2 , L или h ) от размеров используемых ресурсов ( ҐП , /7 , /АА. ) и производится анализ влияния вариантов организации ТО и взаимозаменяемости ресурсов на производительность ТО [422],
По своей структуре функция (3.10) представляет собой полином М -й степени. Для уяснения физического (а точнее - технологического) смысла полученных аналитических зависимостей, можно воспользоваться следующим преобразованием полинома. У ростим функцййЛЬдставив в нее значение t nt -j из формулы (3.8) для CL : Я _J _W_ ,, /и, (3.12) V Величина О = -—ff . есть характеристика эксплуа- tp-Zntyi тационных условий - жесткость их влияния на результаты ТО. С возрастанием /71 величина Q тем меньше, чем жестче условия (рис.3.2). Цг- 0 при малой скорости передвижения и большом расстоянии между станциями, значительном преобладании мелких станций.
Из расчетов по (3.12) видно, что при fy- 0 (тяжелые эксплуатационные условия) прирост результатов ТО значительно снижается по мере удаления места начала обслуживания от базы).
При #- / (хорошие эксплуатационные условия) ежедневный прирост результатов ТО почти не снижается (рост удаленности мест обслуживания мало сказывается на М ).
Изменение величины Q, в зависимости от численности штата /2 показано на рис.3.3. Кривая -( / убывает с возрастанием /? , что означает, что чем больше централизованный штат при данных фиксированных величинах t«o и Lp , тем больше потери чел.час. на разъезды. ТО, увеличение штата как бы делает эксплуатационные условия еще более жесткими, увеличивающими потери, особенно если t велико.
Исследование функции ТО (ЗЛО и 3.12) учитывая, многозначность аргументов (ресурсов /Уі , ҐІ , 1л ) целесообразно произвести в следующей последовательности.
1. Исследовать функцию по каждому из ресурсов (аргументов) отдельно, считая остальные два постоянными.
2. Построить графики (изоклинали) функции ТО по каждой из переменных (по каждому ресурсу) отдельно.
3. Исследовать взаимосвязи и взаимозаменяемость ресурсов и построение их изоквант (графиков взаимозаменяемости) и изоклиналей (графиков эффективности ресурсов).
4. Построить графики комплексного анализа вариантов организации ТО.
Исследование функции ТО по ресурсу времени W j ==т J\ ) позволило установить, что она является показательной функцией типа ( /— d ) , имеет физически допустимую область определения от 0 до _. на промежутке [0; і-] , имеет единст гЩ ТА венную асимптоту, параллельную оси абсцисс, на расстоянии —f от нее (см.рис.3.3
Моделирование процесса восстановления устройств железнодорожной автоматики и телемеханики с различной структурой
1. Ресурсы технического обслуживания систем железнодорожной автоматики и телемеханики обладают взаимозаменяемостью в опреде ленных пределах. Степень взаимозаменяемости зависит от влияния каждого из ресурсов на эффективность обслуживания. Например, при централизованном обслуживании малонаселенных участков одно транспортное средство может заменить трех исполнителей.
2. Для территориально-рассредоточенных систем с низкой степенью концентрации устройств и высокой степенью концентрации персонала целесообразно применять централизованные и вахтовые методы обслуживания. Необходимая степень централизации обслуживания зависит от длины участка, характера притрассовых дорог и степени концентрации персонала. Для малонаселенных участков централизованные методы являются во многих случаях единственным способом выполнения установленного технологического процесса обслуживания устройств.
3. Длина зоны централизованного обслуживания зависит от среднего расстояния между объектами, трудоемкости их обслуживания, скорости передвижения, численности обслуживающих подразделений, длительности периода, обслуживания. Разработанная методика позволяет определять параметры технического обслуживания и создать основу организационно-технологического проектирования обслуживания для любых эксплуатационных условий.
4. Наибольшая эффективность обслуживания на малонаселенных участках достигается при соблюдении трех условий: применении скоростного транспорта, организации, дополнительных пунктов обслужи вания удаленных участков, увеличении длительности периодов обслуживания.
5. Эффективность централизованного обслуживания зависит также от способа разделения бригад на группы и сочетания территориального и технологического принципов обслуживания. Централизованное обслуживание неэффективно при скорости движения бригад менее 20 км/ч.
6. Продуктивное время технического обслуживания описывается показательной функцией вида ( 1 ), где 0 07 =1 } ОС-- число периодов. С увеличением X функция стремится к своему максимуму, возможному при данных эксплуатационных условиях.
Целесообразно установление нормативов предельно допустимого числа периодов X для каждого сочетания эксплуатационных условий , при котором продуктивное время не будет меньше допустимого. Например, в малонаселенных районах целесообразны следующие значения параметров: 47 при ,= 0,95; 43 при = 0,9; Х 2 при fy = 0,8; #41 при ty= 0,7.
При увеличении числа периодов результат централизованного обслуживания стремится к некоторому асимптотическому значению.
7. Производственная функция по ресурсу контингента /Ї являет ся дробно-линейной вида { Х , где X f(tl) . Увеличение fl приводит к росту длины зоны централизованного обслуживания при одновременном увеличении непродуктивных затрат времени.
8. Срок окупаемости транспортных средств при централизованном обслуживании колеблется от 0,5 до 1,1 года в зависимости от экс плуатационных условий.
9. Разработанная методика расчета основных параметров централизованного технического обслуживания может использоваться проектными организациями и дистанциями сигнализации и связи при совершенствовании эксплуатации систем автоматики и телемеханики
