Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ технической подготовки и надежности подвижного состава . 10.
1.1. Состояние вопроса анализа технического состояния подвижного состава . 10.
1.2. Цель и задачи исследования. 26.
Глава 2. Основы автоматизации технической подготовки подвижного состава . 30.
2.1. Анализ технической надежности подвижного состава . 30.
2.2. Математическая модель надежности подвижного состава. 35.
2.3. Математические модели надежности структурных единиц подвижного состава. 44.
2.4. Математическая модель объемного планирования ремонтных работ в сети железных дорог. 58.
2.5. Информационная модель структурной единицы подвижного состава. 68.
2.6. Надежность корпоративной информационной сети для технической подготовки подвижного состава. 72.
2.7. Выводы по второй главе и полученные результаты. 81.
Глава 3. Системы неразрушающего контроля структурных единиц подвижного состава . 84.
3.1. Особенности работы элементов подвижных единиц на железнодорожном транспорте . 84.
3.2. Основные требования к дефектоскопам электропроводящих материалов. 88.
3.3. Анализ параметрической чувствительности вихретокового преобразователя. 103.
3.4. Структурная схема устройства диагностики и его возможные варианты.
3.5. Выводы по третьей главе и полученные результаты.
Глава 4. Оценка эффективности инновационных вложений в обеспечении технического состояния подвижного состава .
4.1. Анализ эффективности капиталовложений в технологии ремонта .
4.2. Автоматизация контроля деталей буксового подшипника
4.3. Автоматизированный участок ремонта буксовых подшипников.
4.4. Информационное обеспечение технологической линии.
4.5. Выводы по четвертой главе и полученные результаты. Заключение.
Библиографический список.
- Состояние вопроса анализа технического состояния подвижного состава
- Анализ технической надежности подвижного состава
- Особенности работы элементов подвижных единиц на железнодорожном транспорте
- Анализ эффективности капиталовложений в технологии ремонта
Введение к работе
Российские железные дороги вступили в период структурных реформ. Меняются технологии работы, юридический статус, имущественные отношения, но самое главное - меняется психология управления. Необходимо осознать, что в условиях рынка железнодорожные перевозки - это, прежде всего, бизнес, эффективное инвестирование в перспективные проекты, гарантирующие прибыль. Как и любая бизнес-структура, железные дороги имеют свои ресурсы - локомотивы, подвижной состав, самую развитую в мире сеть железных дорог общей протяженностью свыше 86 тыс. км уникальную централизованную систему управления перевозками.
Естественно, главная задача - эффективно распорядиться этими ресурсами. От того, насколько качественно будут использоваться, напрямую будет зависеть уровень заработной платы работников железных дорог, возможность дальнейшего развития отрасли, обновление изношенных основных средств и т.д.
Отрасли, в которой осуществляется реформирование, предстоит перейти на качественно новый уровень. И это при том, что износ основных. средств в среднем по сети составляет 50%, износ локомотивного парка на отдельных дорогах достигает 78%, вагонного парка - до 65%.
По данным независимых аудиторов, для нормального функционирования отрасли на современном уровне качества в железнодорожный транспорт в течение ближайших пяти лет необходимо инвестировать около 760 млрд. руб.
Поэтому оптимально распорядиться имеющимися ресурсами возможно только при условии использования современных технологий управления, внедрения передовых бизнес-процессов, интеграции в единую транспортную инфраструктуру страны и развития транспортных коридоров в направлениях Север - Юг, Восток - Запад.
Интенсивное строительство цифровой системы передачи данных на базе семейства протоколов TCP/IP позволяет пересмотреть принципы построения информационных систем. До настоящего времени основными были принципы обмена сообщениями и концентрация информации в месте ее обработки для предоставления пользователю. Теперь становится возможным реальный переход от технологии «запрос - справка» к технологии «клиент - сервер», при которой множество типовых серверов, объединенных в систему передачи данных (СПД МПС), территориально разнесено по всей сети железных дорог, а клиентские приложения работают на компьютерах независимо от их территориального расположения по отношению к серверам.
Новая сеть должна обеспечить доступность ресурсов на уровне 99,8%. Для функционирования действующих автоматизированных систем СПД поддерживает существующие транспортные протоколы, обеспечивает всех пользователей разными видами сервиса, предоставляет возможность их группировки в корпоративные виртуальные сети, обеспечивает безопасность сетевых ресурсов.
Развивается вычислительная инфраструктура отрасли, увеличивается производительность ЭВМ информационно-вычислительных центров. И если в 1998 г. суммарная производительность компьютеров составляла 1000 Mips, а внешняя память - порядка 11 Тбайт, то в 2001 г. эти показатели составили соответственно 4500 Mips и 16,5 Тбайт.
Создание таких мощностей позволяет перевести программу информатизации на качественно новый уровень. В предыдущие годы в системе МПС создавались отдельно стоящие информационно-прикладные системы, каждая из которых выполняла одну или несколько задач в строго определенном функциональном коридоре. К ним относятся, например, системы пономерного учета вагонного и локомотивного парков ДИСПАРК и ДИСТПС, одна из которых - ДИСПАРК - работает в промышленном режиме на всей сети дорог уже больше года, а фрагменты локомотивной системы пока находятся в опытной эксплуатации. Обе эти системы на практике доказали свою работоспособность, они экономически эффективны, выполняют заданные функции мониторинга локомотивного и вагонного парков.
То же самое относится к системе управления сортировочной станцией (АСУ СС), системе автоматической идентификации «Пальма», системе управления пассажирскими перевозками «Экспресс», которая изначально проектировалась для резервирования мест и продажи билетов. Новая версия этой системы «Экспресс-3» способна обеспечить автоматизацию управления всем .пассажирским комплексом и позволяет контролировать все технологические процессы, начиная от составления плана формирования поездов и управления парком пассажирских вагонов и заканчивая экономическим и финансовым анализом перевозок.
В настоящее время реализуется системный проект информатизации отрасли, в котором использован качественно новый механизм взаимоувязки функциональных подсистем. Он основан на построении логико-математических моделей взаимодействия между функциональными подсистемами. Пока проект дорабатывается, в него вносятся соответствующие коррективы, но уже сейчас можно говорить о том, что в ближайшем будущем можно полностью перейти от информационных систем к информационно-управляющим, т.е. к новой вертикально интегрированной модели централизованного управления отраслью.
Одним из ключевых компонентов такой модели выступает система управления перевозочным процессом, основанная на создании Центра управления перевозками (ЦУП МПС), семи региональных центров управления движением (ЦУПРов) и опорных центров (ОЦ) на дорогах. Система ЦУП - ЦУПР - ОЦ меняет структуру управления. Масштабы полигонов управления поездной работой, а также потоками грузов и вагонов расширяются до уровня регионов и сети в целом. А управление местной работой концентрируется в опорных центрах.
На сетевом уровне основной задачей управления остается управление вагонным и локомотивным парками, здесь осуществляется слежение за изменением состояния парков, и строятся необходимые прогнозы. На региональном уровне решается задача управления поездной работой, т.е. отслеживаются и фиксируются события с поездами, контролируется подвод поездов к выделенным объектам, прогнозируется движение поездов по участку.
Опыт внедрения единых центров диспетчерского управления на дорогах показал, что только за счет организационных изменений и автоматизации процесса управления удается сократить оперативный диспетчерский персонал на 30%, а административный аппарат - на 25%. Кроме того, практика доказывает, что внедрение новой эксплуатационной модели позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы, повысить производительность труда (а за последние пять лет этот показатель на российских железных дорогах увеличился почти в два раза), поднять уровень рентабельности перевозок, сократить сроки оборота вагонов и снизить долю транспортной составляющей в конечной цене продукции.
Единая информационная среда отрасли создает необходимые предпосылки для формирования общего информационного ресурса всего транспортного комплекса России, На ее основе через WEB-порталы будет осуществляться взаимодействие всех видов транспорта как с агентами рынка транспортных услуг, так и с органами государственного управления.
Квинтэссенцией информатизации должен стать реально работающий в активном режиме центр ситуационного управления. Центр должен позволить высшему менеджменту отрасли принимать правильные стратегические решения, объективно и достоверно оценивать текущую ситуацию и оперативно воздействовать на те или иные сегменты управления жизнедеятельности транспорта.
Целью настоящей работы является повышение эффективности эксплуатации структурной единицы подвижного состава (вагоны,
8 локомотивы, платформы и т.д.) за счет автоматизации их технической подготовки на базе интегральной информационной системы (мониторинговой системы).
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
Разработана математическая модель надежности структурных единиц подвижного состава;
Разработана надежностная модель подвижного состава при составлении поездов;
Разработана информационная модель структурной единицы подвижного состава для автоматизации технической подготовки подвижного состава для автоматизации технической подготовки подвижного состава с учетом схемы сборки и разборки структурных единиц при техническом обслуживании;
Разработана информационная модель диагностирующих средств с идентификацией информационной модели структурной единицы.
В связи с вышеизложенным, при интегральной автоматизации железных дорог, вопросы автоматизации и управления, связанные с оценкой качества эксплуатации подвижного состава, и, прежде всего с экономической эффективностью его использования, приобретают первостепенное значение. Среди составляющих эффективности можно выделить следующие компоненты: надежность подвижных единиц и вытекающая из неё безаварийность работы железных дорог; повышение оборачиваемости подвижных единиц (локомотивы, вагоны) и сокращение непроизводительного использования; увеличение срока службы путём своевременной диагностики и вытекающей из неё политики обслуживания; повышение эффективности ремонта и обслуживания подвижных единиц.
Круг перечисленных проблем достаточно многообразен. Одно из технических и научных направлений при этом - введение методик ремонта подвижного состава по текущему состоянию. Оно требует решения ряда организационных, экономических и технических задач. К ним относятся анализ повреждаемости узлов подвижного состава и набор статистик по отказам; разработка приборов и алгоритмов диагностики, разработка новых технологий ремонта и обслуживания подвижных единиц.
В первой главе дан анализ существующих методов описания влияния узлов подвижных единиц на общее их состояние. Кроме того, проведен анализ влияния технического обслуживания и ремонта на надежность структурной единицы. В этой же главе сформулированы решаемые задачи.
Во второй главе разработаны математические модели для оценки технического состояния подвижного состава, структурных единиц, разработана информационная модель структурных единиц подвижного состава, разработана математическая модель и ее решение объемного планирования ремонтных работ по сети железных дорог, разработана надежностная модель корпоративной интегральной информационной системы.
В третьей главе рассмотрены вопросы настройки и испытания дефектоскопов и предложены рациональные алгоритмы настройки. Приведены результаты экспериментальных исследований сигналов. Приведены алгоритмы настройки разработанных дефектоскопов.
В четвёртой главе предложены способы расширения возможностей дефектоскопов на основе совершенствования элементной базы и алгоритмов работы.
Состояние вопроса анализа технического состояния подвижного состава
Возможно, разделение подвижного состава на две части: активную и пассивную. Под активной частью будем понимать подвижные единицы, имеющие собственный двигатель. Это, прежде всего, локомотивы, как специальные агрегаты, обеспечивающие тяговые усилия, а также специальная техника (автодрезины, вагоны электропоездов, путевая техника), способная к перемещению. Пассивный подвижной состав своих двигателей не имеет и предназначен для перевозки грузов (вагоны грузовые и пассажирские, платформы и т.д.). Следовательно, единица подвижного состава может оцениваться по критерию способности выполнять основное назначение.
В настоящее время оценка состояния подвижной единицы описывается в виде бинарного дерева, соответствующего логическому состоянию объекта. Пример бинарного дерева приведён на рис. 1.1. Подвижная единица может рассматриваться в различных состояниях. На первом этапе детализации вводится два состояния: годен (Г) и ограничено годен (ОГ), что соответствует первому ветвлению графа состояния (рис. 1.1). Дуга с весом 1 соответствует полностью функционирующей подвижной единице и дальше не детализируется. Ограниченная годность предполагает несколько различных исходов. Здесь дуга весом 00 считается неремонтопригодной (НРП) и дальше не ветвиться, а дуга с кодом 01 соответствует ремонтопригодному состоянию (РП, вес 01). В свою очередь, ремонт может производиться с перемещением этой единицы в депо (перемещаемый объект П, вес 011) или он не способен к перемещению (неперемещаемый объект НП, вес 010). В последнем случае единица подвижного состава может перевозиться по частям (перемещение с разборкой, ПР, вес 0100) или ремонтироваться на месте (РМ, вес 0101). Перемещаемые единицы могут, в свою очередь, двигаться самостоятельно (С, вес 0111) или на внешней тяге (ВТ, вес 0110).
Для дальнейшего описания достаточно выделить три состояния: две тупиковых ветви (Г и НРП) и ветвь ремонтопригодности. Таким образом, для дальнейшего рассмотрения в графе оставляются три вершины (коды 1, 01 и 00).
Считается, что выделенные состояния являются результатом эксплуатации подвижного состава, причём естественная тенденция -переходить из состояния Г в РП и в последующем - в состояние НРП. Задача служб эксплуатации и ремонта заключается в минимизации вероятностей переходов в состояния РП и НРП.
Для дальнейшего анализа рассматриваемой методики исследования технического состояния подвижного состава разберем конечную ситуацию: подвижная единица может прийти в состояние 01 или 00. На первом этапе анализа выделяются наиболее крупные узлы и афегаты, неисправность которых может привести в данное состояние. Допустим, таких узлов выделено К. Тогда ситуацию с возможными отказами оборудования можно представить в виде графа, изображённого на рис. 1.2. Этот граф называется диаграммой неисправностей подвижного состава. Рассмотрим описанный выше этап, который на диаграмме обозначен римской цифрой I. Неисправность одного из К выделенных блоков может привести подвижную единицу в состояние 01 или 00. При этом не обязательно поломка данного узла приведёт к абсолютной непригодности. Например, неисправность дизеля тепловоза допускает его перемещение на базу ремонта. Это означает, что соответствующие дуги на графе будут отсутствовать. Например, от блока 1 дуги к вершине 00 нет.
Соответствующие переходы на графе могут оцениваются количественной оценкой - вероятностью переходов. На рис. 1.2, в частности, обозначено: P21 - вероятность неисправности блока 2, приводящая к частичной неисправности подвижной единицы; р2о - к полной её неисправности.
Значения X для элементов подвижного состава, как правило, не исследовались, поэтому выражение (1.3) можно расценивать как вариант возможного дальнейшего исследования. Вернёмся к диаграмме неисправностей (см. рис. 1.2). Каждый из выделенных на I уровне узлов состоит из ряда подузлов. На рис. 1.2 это обозначено II уровнем, а узел 1 разбит на S подузлов. Каждый из выделенных на этом уровне подузлов, в свою очередь, состоит из р деталей (уровень III). Это разбиение можно продолжить, вводя дополнительные этапы. Граница подобных разбиений определяется уровнем ремонта / восстановления деталей в условиях депо: если деталь (агрегат) при ремонте заменяется на исправную и не ремонтируется, дальнейшее разбиение смысла не имеет. Как отмечается в (16), на первом этапе разбиения целесообразно выделять основные профили подвижной единицы. Удобнее это делать из практических соображений ремонта, ориентируясь на специализацию ремонтных участков. В частности, приемлемо следующее разбиение: механическая часть (кузов, крепёж, тележки, автосцепка и т.д.), пневматическая часть (компрессор, воздуховоды, краны, сочленения) и электрическая часть (источники питания, » коммутационное оборудование, тяговые двигатели, преобразователи). На втором уровне соответствующее оборудование может разбиваться на подузлы (например, по вышеприведённому списку). Следует отметить, что полученная диаграмма не может рассматриваться как совокупность изолированных графов, поскольку агрегаты между собой зависимы. Так, пневматическая часть питается от мотор-компрессора локомотива, который приводится в действие от источников электропитания через соответствующую коммутационную аппаратуру; в свою очередь, она замыкается на тормозные колодки, являющиеся окончанием механической о части. Разбиение (называемое декомпозицией) графа на изолированные части, возможно, специальными приёмами преобразования и замены сочленения на эквивалентные ветви.
Рассмотренный подход анализа возможных составляющих подвижного состава является действенным инструментом, однако нет источников, в которых даны были бы рекомендации по и заполнению и использованию на практике, когда отсутствует мониторинг составляющих подвижного состава. Поэтому, в реальной ситуации все возлагается на диаграмму обходчиков подвижного состава и их квалификацию. Однако, рассмотренный подход может стать эффективным инструментом для оценки текущего состояния подвижной единицы при автоматизации технической подготовки подвижного состава с помощью использования мониторинга подвижных единиц по всей сети железных дорог, охватывающей и ремонтные предприятия.
Для теоретически обоснованного определения интервалов текущего и капитального ремонта подвижных единиц применяется вероятностный подход, так как процесс эксплуатации подвижных единиц является существенно случайным процессом, как по географии, так и по массе перевозимого груза. Необходимо отметить, что существенное значение имеет и состояние путей, на которых эксплуатируется подвижная единица.
Вероятностный анализ технического состояния осуществляется на базе диаграммы неисправностей. Целью вероятностного анализа является прогнозирование периода диагностирования или текущего ремонта с обеспечением минимизации затрат на поддержание работоспособного состояния подвижной единицы.
Анализ технической надежности подвижного состава
В связи с изменившийся в последние годы государственной политикой появляются вопросы, связанные с оценкой качества эксплуатации подвижного состава и обеспечения экономической эффективности его эксплуатации. Среди составляющих эффективности можно выделить следующие компоненты: надежность подвижных единиц и вытекающая из нее безаварийность работы железных дорог; повышение оборачиваемости подвижных единиц (локомотивы, вагоны) и сокращение непроизводительного использования; увеличение срока службы путем своевременной диагностики и вытекающей из нее политики обслуживания; повышение эффективности ремонта и обслуживания подвижных единиц.
Одним из технических и научных направлений обеспечения эффективности подвижного состава является введение методик ремонта по текущему состоянию. Оно требует решения ряда организационных, экономических и технических задач. К ним относятся анализ повреждаемости узлов подвижного состава и набор статистик по отказам; разработка приборов и алгоритмов диагностики, разработка новых технологий ремонта и обслуживания подвижных единиц.
Подвижной состав железных дорог (вагоны, локомотивы) представляет собой совокупность агрегатов разной степени сложности. Можно выделить как минимум три разных составляющих. Механическая, пневмогидравлическая, электрическая части. Они обслуживаются разными ремонтными службами, по разным инструкциям и с различным уровнем детализации.
Возможно разделение подвижного состава на две категории: активную и пассивную. Под активной частью будем понимать подвижные единицы, имеющие собственный двигатель. Это, прежде всего, локомотивы, как специальные агрегаты, обеспечивающие тяговые усилия, а также специальная техника (автодрезины, вагоны электропоездов, путевая техника), способная к перемещению. Пассивный подвижной состав своих двигателей не имеет и предназначен для перевозки грузов (вагоны грузовые и пассажирские, платформы и т.д.). Основное служебное назначение этих изделий конкретно определено и заложено в их технических характеристиках. Следовательно, единица подвижного состава может оцениваться по критерию способности выполнять служебное назначение.
В принципе, оценка состояния подвижной единицы возможна в виде дерева, соответствующего логическому состоянию объекта. Пример дерева приведен на рис. 2.1.
Подвижная единица может рассматриваться в различных состояниях. На первом этапе детализации вводим два состояния: годен(Г) и ограничено годен (ОГ), что соответствует первому ветвлению графа состояния (см. рис. 2.1). По правилам кодирования можно присвоить одной дуге графа код 1, второй - 0. ветвь с кодом 1 соответствует полностью функционирующей подвижной единице и дальше не может детализироваться. Ограниченная годность предполагает несколько различных исходов. Ветвь с кодом 00 неремонтопригодной единицы (НРП) и также может дальше не ветвиться, а ветвь с кодом 01 соответствует ремонтопригодному состоянию (РП, код 01). В свою очередь, ремонт может производиться с перемещением этой единицы в депо (перемещаемый объект П, код 01) или он не способен к перемещению (неперемещаемый объект НП, код 010). В последнем случае единица подвижного состава может перевозится по частям (перемещение с разборкой ПР, код 0100) или ремонтироваться на месте (РМ, код 0101). Перемещаемые единицы могут, в свою очередь, двигаться самостоятельно (С, код 0111) или на внешней тяге (ВТ, код 0110).
Для дальнейшего описания достаточно выделить три состояния: две тупиковые ветви (Г и НРП) и ветвь ремонтнопригодности. Задача служб эксплуатации - поддерживать подвижные единицы в годном состоянии (или вовремя их удалять без нарушения графика движения). Таким образом, оставим в рассмотренном графе три вершины (коды 1, 01 и 00).
Выделенные состояния являются результатом эксплуатации подвижного состава, причем естественная тенденция - переходить из состояния Г в РП и в дальнейшем в НРП. Задача служб эксплуатации и ремонта заключается в минимизации вероятности таких переходов.
Как уже упоминалось выше, причинами выхода из нормального режима эксплуатации подвижного состава могут быть неисправности трёх основных видов: механического, пневмогидравлического и электрического. Рассмотрим конечную ситуацию: подвижная единица может прийти в состояние 01 или 00, и будем анализировать причины такого перехода. На первом этапе анализа выделим наиболее крупные узлы и агрегаты, неисправность которых может привести в данное состояние. Допустим, таких узлов выделено К. Тогда ситуацию с возможными отказами оборудования можно представить в виде графа, изображённого на рис. 2.2. Назовём его диаграммой неисправностей подвижного состава. Рассмотрим описанный выше этап, который на диаграмме обозначен римской цифрой I. Неисправность одного из К выделенных блоков может привести подвижную единицу в состояние 01 или 00. При этом не обязательно поломка данного узла приведёт к абсолютной непригодности. Например, неисправность дизеля тепловоза допускает его перемещение на базу ремонта.
Особенности работы элементов подвижных единиц на железнодорожном транспорте
Подвижные единицы имеют исключительно тяжёлые условия эксплуатации. К этим условиям относятся 1. Идущий по рельсам поезд представляет собой сложную динамическую систему, активно взаимодействующую с окружающей средой. Серьёзное значение на характер механических нагрузок имеют как характеристики поезда (общий вес, длина, распределение весов вагонов, состояние сцепных агрегатов, качество колёсных пар и буксовых узлов, автотормозного оборудования и т.д.), так и параметры пути (профили, закругления, степень износа и прочность подстилающего слоя), а также действия локомотивных бригад (трогания, осаживания, торможения и т.д.). При этом доминирующими можно считать следующие воздействия: - периодические импульсные (ударные) нагрузки на рельсовых стыках или при повреждениях поверхностей качения, направленные вертикально; - апериодичные ударные нагрузки при растягиваниях и осаживаниях поездов, прямо пропорционально зависящие от люфтов автосцепных устройств (т.е. от степени их износа); - осевые нагрузки на горизонтальных искривлениях пути, особенно возрастающие при перевозке жидкостей. 2.Тяжёлые климатические условия (все узлы работают на открытом воздухе), усиливающиеся при движении (за счёт сложных профилей узлов и агрегатов во время движения появляются завихрение воздуха, усиливающее эффект взаимодействия). К ним же можно отнести повышенную влажность, поднимаемую при движении пыль, оказывающую коррозийное и абразивное воздействие. Зимой появляются намораживания льда, препятствующие обнаружению повреждений. 3.Очень большие нагрузки на несущие элементы. Основная характеристика подвижного состава, нагрузка на ось, нормируется для вагонов до 17т, а локомотивов - до 25т в статике. При учёте динамики, особенно в режиме ударных нагрузок, эти цифры могут возрастать, по крайней мере, втрое. Ещё большие усилия развиваются в автосцепных устройствах, поскольку в момент трогания или резкого торможения они достигают веса поезда (до 5-7 тыс. т), а иногда их превосходят.
Для предотвращения таких ситуаций на железнодорожном транспорте используется ряд мер, показавших высокую эффективность.
Первая группа мероприятий, повышающих надёжность, периодические осмотры (визуальная диагностика). Осмотры грузового транспорта производятся на сортировочных станциях, в местах отцепки, погрузки - выгрузки, пассажирских вагонов - в пунктах смены локомотивных бригад, локомотивов - при каждой смене локомотивной бригады. Метод визуального контроля показал свою эффективность, но требует больших затрат времени и высоких трудозатрат (бригады осмотрщиков вагонов).
Вторая группа мероприятий связана с материальной избыточностью. Для этого на каждой крупной станции создаётся запас деталей, наиболее подверженных износам или повреждениям, а также резерв дежурных ремонтных бригад и соответствующие инструменты (приспособления) для оперативной замены повреждённых узлов и деталей. Другая часть транспортного конвейера, собственно путь, контролируется специальными дефектоскопами и путейскими рабочими.
Наконец, третья группа мероприятий, повышающих надёжность перевозок, - разработка и применение средств автоматизации контроля и технических устройств оперативной дефектоскопии. На транспорте это направление развивается недостаточно эффективно в силу ряда причин.
Первая - недостаточная проработанность методик обнаружения дефектов, физических принципов дефектоскопов и конкретных их реализаций. Отдельные детали подвижного состава имеют сложную форму (например, автосцепки), большие габариты, другие трудно доступны для контроля (буксовые узлы), большинство в режиме эксплуатации находится в загрязнённом состоянии, а некоторые к тому же находятся в местах, трудно доступных для контроля (внутренние детали тележек, рамы вагонов, элементы автотормозного оборудования).
Вторая причина недостаточной эффективности технических средств диагностики - морально устаревшие технические устройства.
Разработка и запуск в серию технических средств диагностики, создание и аттестация новых методик требуют значительных капиталовложений, больших трудозатрат и окупаются сравнительно медленно. Тем не менее, в связи с постепенным износом подвижного состава и увеличением скоростей движения, этот путь неизбежен.
Наконец, третья причина задержки в использовании технических средств диагностики - отсутствие квалифицированных кадров в местах их эксплуатации. Постепенно техническая политика в этом направлении меняется, но на наш взгляд очень медленно.
Средства технической диагностики для транспорта можно условно разделить на две категории: оперативного анализа и точной диагностики. Приборы первого класса используются для оперативного осмотра поездов на промежуточных станциях, причём работать они должны в режиме индикаторов, т.е. иметь гибкую шкалу, но вместе с тем должны быть носимыми, надёжными и с минимумом подстроек.
Устройства точной диагностики - это обычно стационарное оборудование, используемое в местах ремонта подвижного состава. Главные требования к ним - скорость получения результата (производительность) и достоверность. Обязательное требование диагностики деталей подвижного состава - обследованию подвергаются абсолютно все детали (а не отдельные выборочные партии, как, например, в производстве радиодеталей), так как каждый пропущенный брак оказывает влияние на весь транспортный конвейер.
Устройства точной диагностики могут предполагать многофакторные исследования, т.е. определять дефекты разной природы (трещины, нарушения однородности металла, нарушения его структуры, геометрической формы деталей и т.д.). Это не отменяет главных требований, оперативности и достоверности.
Анализ эффективности капиталовложений в технологии ремонта
При организации и модернизации технологий ремонта подвижного состава появляется необходимость в крупных капиталовложениях [43]. Поскольку требуемых единовременных инвестиций получить чаще всего невозможно, вложения осуществляются поэтапно. При этом возникает ряд специфических задач. 1. Как при всякой инновации, существует риск получить низкую эффективность проекта (или не получить её вообще). При этом на ранних стадиях желательно оценить реализуемость проекта. 2. Если технология многооперационная, желательно получить приоритетные операции, на которых получается наибольший эффект, и с них начинать внедрение. 3. Желательно определить границы внедрения технологии: часть операций, не обеспечивающих эффект от их модернизации, оставить на прежнем уровне. Математически эти задачи можно выразить следующим образом. Предположим, технология ремонта состоит из N операций, каждую из которых можно улучшить. Допустим, для каждой і-й операции (і = 1, . . . ,N) можно определить экономический эффект ЗІ от её модернизации. Запишем множество значений Э[ (і = 1,... ,N) в виде ранжированного ряда: э, эт эк ... (4.1) Первый член ряда (4.1) обеспечивает наиболее эффективную технологию, следовательно, с него нужно начать анализ качества внедряемой инновации. Эффективность определяется, как отношение ожидаемого дохода к необходимым затратам для осуществления мероприятия.
Если в выражении (4.1) коэффициент Э/ 1, нововведение не может считаться эффективным. Если условие (4.2) выполняется, возможен дальнейший анализ инновации.
Последовательность (4.1) определяет очерёдность внедрения новой технологии. Очевидно, что именно в такой последовательности целесообразно вводить модернизацию. Так же очевидно, что не всегда эффективно проводить полную модернизацию. Если текущий член Э. 1, последующие нововведения нецелесообразны.
Наиболее корректно вычисляется значение расходов. К ним относятся расходы на новое оборудование, оснащение рабочих мест, обучение персонала (условно постоянные затраты), а также стоимость сырья, комплектующих изделий, расходы технологических операций (тепло, электроэнергия, водоснабжение, вентиляция), транспортные (условно переменные).
Составляющие прибыли вычислять сложнее. Наиболее просто вычислять прибыль, связанную с повышением производительности труда при новой технологии, т.е. с уменьшением доли расходов на единицу продукции. Для ремонтных работ эта составляющая нехарактерна, поскольку не связана с производством новых изделий. Как правило, производительность ограничивается количеством поступающих в ремонт единиц подвижного состава. Более существенными могут служить косвенные показатели эффективности: снижение численности обслуживающего персонала, повышение качества, увеличение межремонтных интервалов.
Наиболее важным критерием для железнодорожного транспорта, снижение аварийности подвижного состава в пути следования, поскольку возникающие при этом расходы часто соизмеримы со стоимостью ремонта, так как связаны с остановками движения.
Из приведённых рассуждений можно сделать следующие выводы: 1. При планировании ремонтов и модернизации технологий важно обратить внимание на наиболее ответственные или часто отказывающие узлы подвижного состава, так как при этом повышается надёжность в целом. 2. Из выражения (4.1) следует, что наибольший эффект даёт использование или модернизация ремонтного оборудования, которое: - имеет сравнительно низкую стоимость; - используется наиболее интенсивно; - является многофункциональным. 3. Инновация эффективна, если обслуживаемые узлы и агрегаты подвижного состава являются наиболее массовыми на подвижном составе.
Учитывая эти факторы и статистику отказов, рассмотрим буксовые подшипники подвижного состава. Это действительно наиболее массовая деталь, так как буксовые подшипники унифицированы практически для всех видов подвижного состава.
Буксовый роликовый подшипник состоит из четырёх типов деталей: внутреннего и наружного колец, роликов и разделяющего ролики сепаратора. Количество роликов - 14 или 15 в зависимости от типа подшипника. Внутренне кольцо методом горячей посадки напрессовывается на ось колёсной пары, а остальная часть подшипника собирается и насаживается на внутреннее кольцо. При этом нормируется зазор между внутренним кольцом и роликами; если он выше нормы, берётся подшипник другого типоразмера (по ним подшипники сортируются после сборки).
Вся автоматизированная система по проекту обслуживается одном оператором. При расчётной производительности до 30 подшипников в смену часть работ выполняется вручную. Сюда относятся: разборка и сборка подшипников, установка их на посадочные места в специализированных приспособлениях, расстановка на стеллажи и укладка на транспортёры.
Второй шаг - разработка универсального оборудования, которое может использоваться для любых деталей (и подшипника в сборе). Сюда относятся мойка и сушка деталей. С этой целью разработаны универсальные ультразвуковые мойки и сушильные шкафы. Использование передовых технологий мойки позволило серьёзно сократить время операции и повысить тем самым общую производительность процесса.
Третий шаг - пооперационный анализ, составление технических заданий для изготовления технологического оборудования, его разработка и изготовление или приобретение готового. В соответствии с выражением (4.1), наиболее эффективной можно считать следующую последовательность модернизации.
1. Входной (выходной) контроль подшипника в сборе (без внутреннего кольца). Одно устройство может использоваться как при входном, так и при выходном контроле. Эффект возрастает от того, что при входном контроле до 75% подшипников признаются годными без разборки и, следовательно, подетальной доводке не подвергаются. Такое устройство разработано и эксплуатируется в депо Омск - Сортировочный. Здесь же возможна сортировка собранных подшипников по размеру внутреннего кольца, нанесение клейма и номера и занесение проверенного подшипника в электронную базу данных для прогнозирования его ресурса.
